鄧小虎

（武漢地震工程研究院有限公司，湖北 武漢 430071）

1 場(chǎng)地地質(zhì)條件

場(chǎng)區(qū)地貌單元上屬長(zhǎng)江沖洪積三級(jí)階地，地形較平坦，局部有一定起伏，地表高程一般介于21.34～30.50 m；擬建場(chǎng)地第四系地層以全新統(tǒng)可塑-硬塑粉質(zhì)黏土、中更新統(tǒng)硬塑狀粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土夾碎石、中密-密實(shí)狀角礫、碎石為主；基巖有志留系（S2f）砂質(zhì)泥巖，泥盆系（D3w）石英砂巖，石炭系（C2）砂質(zhì)泥巖，二疊系（P1q、P2）灰?guī)r、砂質(zhì)泥巖、碳質(zhì)泥巖，三疊系（T1d）灰?guī)r等。

2 波速測(cè)試原理

2.1 剪切波波速測(cè)試原理

井中懸掛式探頭主要由全密封（防水）電磁式激振源、兩個(gè)獨(dú)立的全密封檢波器及高強(qiáng)度連接軟管等組成。其工作原理為：當(dāng)震源向井壁作用一沖擊力后，沿井壁地層就有S波向下傳播，在井孔震源下方懸掛有兩個(gè)檢波器，S波傳播到檢波器位置時(shí)，通過井液耦合檢波器就可以把S波的初至?xí)r間和振動(dòng)波形轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由記錄儀器記錄下來(lái)。由S波的初至?xí)r間差，即可計(jì)算出兩道間地層的波速值。其示意圖如圖1和圖2所示。

圖1 剪切波測(cè)試信號(hào)傳播示意圖

圖2 ZD16孔中激振式波速測(cè)試儀

2.2 聲波波速測(cè)試原理

超聲波測(cè)井是通過孔中短距離激發(fā)并接受超聲波，以測(cè)定孔壁附近巖體的超聲波速度沿孔深方向的變化情況，進(jìn)行巖層的完整性判定。將專用的一發(fā)雙收超聲換能器置于鉆孔中逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，原理示意圖如圖3所示，井中探測(cè)部分由聲波發(fā)射器T與接收器R1、R2組成，由T發(fā)射的聲波脈沖經(jīng)泥漿傳到井壁，由于聲波在泥漿中的波速V泥小于井壁巖層的波速V巖，因此，當(dāng)聲波以臨界角方向射向井壁時(shí)，產(chǎn)生沿井壁滑行的折射波再由井壁經(jīng)泥漿傳到接收器，由于V巖＞＞V泥，此折射波為初至波，由記錄裝置記錄聲波信號(hào)可從信號(hào)中讀出折射波旅行時(shí)間。令聲波到達(dá)R1和R2的旅行時(shí)間分別為t1和t2，可以計(jì)算出巖石的聲波速度。

圖3 一發(fā)雙收測(cè)井原理示意圖

2.3 地脈動(dòng)測(cè)試原理

場(chǎng)地脈動(dòng)系指在各種因素（人為的或自然震動(dòng)源引起）的作用下產(chǎn)生的近地表微弱振動(dòng)，這是一種不規(guī)則的振動(dòng)，在一定意義上，地脈動(dòng)可以被看作是各態(tài)經(jīng)歷的隨機(jī)過程。通過地脈動(dòng)測(cè)量和分析，可以從中獲取有關(guān)場(chǎng)地周期特性的信息。地震發(fā)生時(shí)，當(dāng)工程結(jié)構(gòu)的自振周期與建筑場(chǎng)地的卓越周期相同或相近時(shí)，因其共振或類共振效應(yīng)使之承受過大的荷載而破壞，應(yīng)避免產(chǎn)生此問題。因此，通過地脈動(dòng)的研究，測(cè)定場(chǎng)地的卓越周期，了解場(chǎng)地土的動(dòng)態(tài)變化特征為工程抗震設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

3 數(shù)據(jù)分析解釋

3.1 剪切波測(cè)試分析解釋

本次剪切波測(cè)試布設(shè)了3個(gè)測(cè)試孔，測(cè)試結(jié)果詳見鉆孔剪切波測(cè)試成果附圖。根據(jù)測(cè)試成果，各測(cè)試孔等效剪切波速及覆蓋層厚度如表1所示。

綜合表1，本場(chǎng)地覆蓋層厚度為26.3～32.7 m，等效剪切波速為141.7～179.3 m/s，判定工程場(chǎng)地類別為Ⅲ類。

3.2 聲波測(cè)試分析解釋

各鉆孔巖石完整性評(píng)價(jià)如表2所示。綜合波速測(cè)試成果圖如圖4、圖5和圖6所示。

3.3 地脈動(dòng)測(cè)試分析解釋

地脈動(dòng)測(cè)試選擇ZK1鉆孔旁的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。地脈動(dòng)三分量測(cè)試原始波形成果如圖7所示。地脈動(dòng)主頻及卓越周期如表3所示。該場(chǎng)地南北水平方向、東西水平方向及垂直地面方向三個(gè)方向卓越周期建議值可取0.274～0.435 s。

表1 測(cè)試孔等效剪切波速及覆蓋層厚度表

表2 各鉆孔巖石完整性評(píng)價(jià)

圖4 ZK1鉆孔柱狀及波速測(cè)試成果圖

圖5 ZK2鉆孔柱狀及波速測(cè)試成果圖

圖6 ZK3鉆孔柱狀及波速測(cè)試成果圖

圖7 地脈動(dòng)三分量測(cè)試原始波形成果

表3 地脈動(dòng)主頻及卓越周期