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1、地层剪切波速的经验确定问题陆观宏1,林汉伟2,李双英3(1.广东省工程勘察院,广东广州510510;2.建材广州地质工程勘察院,广东广州510403;3.广东省地勘局水文工程地质一大队,广东湛江524033)摘要:该文对地层剪切波速的影响因素及确定方法作出简述,并根据实测资料给出部分地层的剪切波速经验值。关键词:剪切波速;地层中图分类号:TU41文献标识码:B文章编号:100820112(2005)03200142021前言场地类别影响场地的特征周期及结构的设计反应谱,从而影响结构地震作用计算,此外,场地类别还影响结构的抗震措施。因此,场地类别划分科学准确与否直接影响结构物的安全及
2、造价。场地类别主要依据地层等效剪切波速和场地覆盖层厚度来确定。尽管规范规定,层数超过10层或高度超过30m的丙类建筑及甲、乙类建筑,地层剪切波速应采用实测值,但实际工程中,由于受经济、工期等因素影响,多数工程并没有进行剪切波速实测,场地类别划分一般由勘察设计人员凭经验确定,人为因素影响很大。因此根据实测资料给出部分地层的剪切波速经验值值得探讨。2地层剪切波速的影响因素2.1与土质类型有关剪切波速的大小与地层土质的类型有关,如淤泥质土、粉细砂的剪切波速较小,残坡积土、中密～密实的中粗砂的剪切波速较大,微风化、新鲜基岩的剪切波速最大。2.2与土层的状态有关总体而言,土层越坚硬、密实,剪
3、切波速值大。根据文献[1],剪切波速Vs与标准惯入试验N值大致有以下关系:度的增大而减小,后随深度的增大而增大。从而说明素填土与淤泥质土接触面附近,素填土剪切波速因相邻软弱土(淤泥质土)而降低,淤泥质土剪切波速因相邻较硬土(素填土)而增大。另外,中风化或微风化岩层中的强风化夹层的平均剪切波速比非夹层的强风化层平均剪切波速普遍增大约60～100m/s,也反映出相邻地层刚度差异对剪切波速的影响。图1粉质粘土剪切波速随深度变化的实测资料图2剪切波速受相邻地层影响的实测资料Vs=85.34N0.3482.3与土层埋深有关一般情况下,类型及状态相同的土层,埋深越大,剪切波速越高。根据地铁广佛
4、线B标段初步设计阶段岩土工程勘察的MGP2—B114号钻孔的实测资料,剪切波速分布如图1所示。由图可见,在深厚均质的地层中,剪切波速具有沿深度逐渐增大的趋势。2.4与相邻地层有关地层的剪切波速还与其相邻的地层有关。如广州市轨道交通四号线试验段初步勘察的MDXC3-GD008钻孔的剪切波速实测资料如图2所示。从图中可看出,素填土的剪切波速值先随深度的增大而增大,接近淤泥质土处后逐渐降低;淤泥质土层的剪切波速先随深(1)3地层剪切波速经验取值方法3.1公式计算法根据文献[1],剪切波速Vs与地层土质的类型、标准惯入试验N值、土层埋深H大致有以下关系:Vs=62.14N0.219H0.2
5、30[1.000、1.019、1.029、1.073、1.151、1.485](2)上式括号中数字分别对应于:粘土、细砂、中砂、粗砂、砂砾、砾石。式(2)没有反映相邻地层刚度影响。该公式对粘性土的计算结果一般偏小,且偏差较大。如广州市轨道交通四号线试验段初步勘察的MDXC2-035钻孔,剪切波速计算结果与实测结果比较如表1所示。收稿日期:2005203228表1剪切波速计算结果与实测结果比较计算值/m·s-1实测值/m·s-1偏差值/m·s-1计算平均值/m·s-1实测平均值/m·s-1平均偏差值/m·s-1岩性深度/m标惯击数偏差率/%平均偏差率/%3.39.816.119.02
6、5.2511171823116.3177.6219.0230.4259.4210.0260.7289.4296.0318.0-93.7-83.1-70.4-65.6-58.6-44.6-31.9-24.3-22.2-18.4粘性土212.3285.1-72.8-25.528.225271.1336.2-65.1-19.4312承载力对比法根据岩土层名称、状态及承载力特征值查建筑抗震设计规范(GB50011-2001)中表4.1.3确定剪切波速值。3.3类比法根据本地区已有的实测资料,总结各类地层在埋置深度、状态及相邻地层刚度不同情况下剪切波速分布规律,通过类比法确定。4软弱土的剪切
7、波速经验取值问题建筑抗震设计规范(GB50011-2001)中表4.1.3的中软土、中硬土可根据土层状态及承载力特征值估算其剪切波速,但软弱土无具体参数供比较。规范给出软弱土的Vs≤140m/s,但没有给出下限值,技术人员在确定软弱土的剪切波速时,随意性很大。作者根据广州及附近地区的已有钻孔实测资料,给出淤泥、淤泥质土、填土的剪切波速值如表2所示,可供确定软弱土的剪切波速时参考。表2淤泥和淤泥质土、素填土及杂填土的剪切波速实测值场地的覆盖层厚度H=18.2m,Vse=
