面波勘探在地基液化判别中的应用与探讨

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1、第2卷第1期2011年1月面波勘探在地基液化判别中的应用与探讨向晓松心，贾继标2,李士祥3（1•中国地质大学，北京100083:2•中色地科矿产勘杳股份有限公司，北京100012;3•河南省有色地质矿产局第五大队，郑州450052）摘要面波速度与剪切波速度、标准贯入锤击数Z间存在一定的换算关系，通过面波频散曲线的拟合结果，可以计算出地下不同速度层的剪切波速度和标准贯入锤击数。文章以面波速度为基础，分别运用两种方法评价液化地基的处理效果，并与标准贯入试验的结果进行对比，分析两种方法的准确性和差异性。对比统果表明：通过面波速度计算标准贯入锤击数对处理效杲的评价与标贯试验的实测结果更加吻

2、合。文章编号:1674-7801(2011)01-0097-05关键词而波勘探地基液化剪切波小图分类号：P6314文献标识码:A［收稿日期12010-03-30［第-•作者简介］向晓松，男‘1977年生,2000年毕业于小国地质大学，获学士学位，在读硕上生，工程师，主要从爭矿产勘育丄程物探工作。0引言日前国内对地基液化的评价一般采用标准贯入击数叫35来判别。面波法不但可以确定地基不同波速层的厚度及对应的面波速度，而且还能计算各层的剪切波速度。通过地基处理前后面波波速的对比，可以检验或判断地基处理深度、影响深度，达到对地基处理效果进行定性评价的冃的。同时，通过面波速度计算出剪切波速度

3、可以对地基液化进行判别；而剪切波速度与标准贯入锤击数也有一定的换算关系。因此,通过面波法对地基液化的判别就产生了两种方法。为了评价地基处理前后的状况，笔者除采用面波法对地基处理效果进行定性评价外,还通过面波速度与剪切波速度和标准贯入锤击数之间的关系，分別采用两种方法的液化判別公式进行定量计算和评价，最后与标贯试验的实测结果进行对比，以评价方法的有效性和准确性。1砂土液化的机理影响地基液化的主要因素为：土颗粒粒径、密度、上覆层厚度、地面振动强度和振动时间，以及地卜•水埋藏深度等。对于分布大量饱和砂土和饱和粉土的地基，在受到振动时具有变为紧密的趋势。饱和砂土和饱和粉土的孔隙充填有大量的

4、水，在趋于紧密的作用下使孔隙水的压力急剧上升，由于地恁过程的时间非常短暂，骤然上升的孔隙水压力来不及消散，这就使原來由砂粒通过其接触点所传递的压力（有效压力）减小，当有效压力完全消失时，砂层会完全丧失抗剪强度和承载能力，变成液体一样的状态，即砂土液化现象。液化地基一般不能作为天然地基的持力层，须根据地基的液化等级及具体情况，采用桩基、深基砒和加密（振冲、振动加密、砂桩加密、强夯）等抗液化措施处理。2面波勘探的原理面波勘探技术是通过瑞雷面波在遇到不同密度的地层界而时会发生频散现象来探测不同密度地层分布的。在地表进行竖向锤击，产生的弹性波在到达弹性.速度或密度不同的（波阻抗差）界面时，

5、会产生沿自由表面传播的瑞雷面波。瑞雷面波沿地Iff表层传播，表层的厚度约为一个波长，因此，同一浪长的瑞雷而波的传播特性反映了地下水平方向的地质变化情况，不同波长的瑞雷面波的传播特性反映着不同深度的地质情况。在震源附近沿瑞雷面波笊传播方向上以一定间隔Ax布置N+1道低频检波传播过程。瞬态瑞雷血波法的测试原理见图1。频敷曲线—求山或“仃场采集—-仃号分析十—M/v—P波、波《瑞雷而波图1瞬态瑞雷面波法测试原理的地震液化，米用以卜判别公式:式中：乂”一饱和砂土或饱和粉土液化剪切波速度临界值(m-s'1)；—与烈度.土类有关的经验系数(表1);Pc—粘粒含量百分比，当小于3或为砂土时应采用

6、3;4—剪切波速测点深度(m)；山一地下水深度｛m)o相邻道Ax长度内瑞雷面波的传播速度为：VR=Ax/At(1)VR二27[fjAx/A(pNxAx范围内瑞雷面波的平均波速为：v二N-如Vr_NIAtji=1(2)2“fiN-AxVR=IA(Pii=1式屮:fi一瑞雷面波的某一频率；At,Aq)—相邻检波器记录的时间差.相位差。将现场采集到的面波记录文件进行数据处理,分别在时间域或频率域提取瑞雷面波的特征信号,经过频谱分析、相位谱分析，得到瑞雷面波速度与频率f的变化曲线，即VR-f频散曲线，经转换得到随深度的变化曲线，即Vr-H曲线。频散曲线经反演拟合计算出地下各层的厚度及该层的

7、瑞雷面波速度。3地基液化的判别依据剪切波速度乂与面波速度Vr存在以下关系：VR二VJO.87+1.12p)/(1+p)(3)式中：M—泊松比。vs=Vr/K(4.)式中：K为由泊松比计算的比例系数。碎石桩处理地基p二027,经计算K=0.92o通过公式(3)4)可以计算出地下各层的剪切波速度及其对应的深度.层厚度。根据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001)表1与烈度4类有关的经验系数J土类VI度vn度区度砂土Vjo/m-s'16595130粉土V^/m-s_1