单孔与跨孔波速测试在工程中的应用

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1、地质学刊第34卷第2期doi：10．3969／j．i鸽n．1674-3636．2010．02．192单孑L与跨孑L波速测试在工程中的应用陈哲，章中良，吴魁彬(核工业南京工程勘察院，江苏南京210003)摘要：波速测试是一种快速、准确的原位测试技术。通过波速测试可获得岩土体的弹性波速，为T程设计提供较为准确的动力学参数。钻孔波速测试常用的方法为单孔检层法与跨孔平穿法。介绍r单孔法与跨孔法波速测试的工作原理、现场测试、数据处理和资料分析过程。结合工程实例说明了两种测试方法的区别及其在岩土工程勘察设计中的应用效果。关键词：剪切波速度；压缩波速度；单孔检层法；跨孔法；岩土力学；江西九江中图分类

2、号：TU459文献标识码：A文章编号：1674—3636(2010)02—0192—040引言波速测试是一种快速、准确的原位测试技术，它可以获得岩土体的纵波、横波速度，并根据波速计算动弹性模量、泊松比等动力学参数，为工程设计提供依据。核电厂单孑L波速和跨孔波速测试主要为测试岩土体的弹性波速，计算岩土体动力参数，波速值是核电厂抗震设计的重要指标。不同测试方法，波在岩土体传播途径不一样，为了更加有利于合理选取场地岩土体特征波速值，通常采用单孑L法和跨孔法对比的测试方法。1概况1．1工程概况江西彭泽核电厂的规划容量为4台APl000核电机组，一次规划布置，分期实施。一期工程建设规模为2台AP

3、l000核电机组，由中电投集团公司控股建设。厂址位于江西九江市彭泽县马墙镇境内的帽子山，北临长江，南靠太泊湖，东西均为山谷和沟壑，属内陆厂址。厂址距彭泽县城约22km，距九江市约80kin，距南昌市约170km。为了研究和评价工程地质条件及岩石力学性收稿日期：21309—12—25；修订日期：2010-03—05；编辑：侯鹏飞作者简介：陈哲(197l～)，男，工程师，主要从事岩土工程勘察工作质，为设计提供合理、准确的参数，需要测试工程区岩土体(不同岩性不同风化程度)的剪切波速度、压缩波速度。采用的方法为单孔检层法和跨孔法。1．2地层岩性测试区主要地层按时代由新到老分别为：①第四系全新统

4、(Q。)的湖积层(Qp‘)、坡残积层(q4¨d)；第四系上更新统的冲湖积层(Q∥)、残积层(Qdl+d)；②二叠系下统茅山组(P，m)燧石灰岩和栖霞组(P，q)含燧条带、结核灰岩和炭质沥青质灰岩；③石炭系上统船山组(C：c)含藻团块灰岩黄龙组(C：h)白云质灰岩、白云岩；④泥盆系上统五通组(D，W)细粒石英砂岩含砾石英砂岩、石英砂砾岩夹泥质粉砂岩；⑤志留系上统茅山组(S，m)中细岩屑石英砂岩夹泥质粉砂岩薄层。2测试方法及技术2．1单孔检层法2．1．1工作原理单孔检层法是在垂直钻孔中进行波速测试的一种方法。以岩(土)体的弹性特征为基础，通过测定不同岩(土)层的剪切波、压缩波的传播速度，计

5、算岩(土)体的动弹性参数，据此判定岩(土)体的工程性质，为工程设计提供可靠的科学依据。第34卷陈哲等：单孔与跨孔波速测试在工程中的应用193实测一般采用单孔地表激发孔中接收法，即地面激发弹性波，孔内由三分量传感器接收。当地面震源采用叩板时可正反向激发，并产生剪切波，利用剪切波震相差1800的特性来识别剪切波的初至时间。2．1．2测试方法记录仪器由井中三分量传感器和工程动测仪构成。叩板震源一般距所测孑L口2m～5m，平放1块木板，测试孔应位于木板长轴的中垂线上。木板长2m～3m，宽约0．5m，厚0．2m一0．3m，上压约500kg～1000kg的重物使木板与地面紧密接触。当分别水平敲击木

6、板两端时，产生剪切波，垂直敲击木板时产生压缩波。三分量检波器置于井中某一深度，接收由震源产生的弹性波信号，并通过连接电缆传输到工程动测仪中记录并存储以备后期数据处理之用。图1为单孑L检层法测试示意图。由于震源板离孔口有一定距离，所以计算测段内地层波速时需将弹性波的非纵测线旅行时，计算公式如下：2．2跨孔法2．2．1工作原理跨孑L法是在2个或3个垂直钻孔中进行波速测试的方法。以岩(土)体的弹性特征为基础，通过测定不同岩(土)层的剪切波、压缩波的传播速度，计算岩(土)体的动弹性参数，据此判定岩(土)体的工程性质，为工程设计提供可靠的科学依据。实测一般采用单孑L激发，单孔或两个孔中接收法，孔

7、内由三分量传感器接收。l电源J‘0发射机J[：⋯。叫l垂遮健}卜——叫j计算机Il一一b■，q讳Pq“fq—R■*’口嚼l超磁震源SI接受传感器R．IWN*7q*1a*'啊7啊●P晰接受传感器112晰：●：唧__—_(1)图2跨孔法测试示意图式(1)中，￡7为压缩波或剪切波从震源到接收点经斜距校正后的时间(s)(相当于波从孔口到接收点的时间)；t为压缩波或剪切波从震源到接收点的时间(s)；矗为接收点距离孔口的垂直距离(m)；戈为震源板中心与测试