王佳蕾

摘要：剪切波速值是場(chǎng)地土動(dòng)力參數(shù)的重要內(nèi)容，是工程場(chǎng)地類別劃分的依據(jù)，為場(chǎng)地設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)計(jì)算和地震地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估提供資料。本文結(jié)合長(zhǎng)春地鐵2號(hào)線一期工程進(jìn)行土層地震反應(yīng)分析，說(shuō)明其在工程勘察中場(chǎng)地類別劃分的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：剪切波；場(chǎng)地劃分；

一、測(cè)試原理及方法

近年來(lái)發(fā)展的瑞雷波測(cè)試技術(shù)也可以在地面上進(jìn)行，但還處于實(shí)驗(yàn)階段。目前我國(guó)常用單孔法。單孔法測(cè)試方法就是把井中三分量檢波器放在孔中自下而上提升檢波器探頭，并在地面距井口約五米放置一塊木板，沿木板縱軸線水平敲擊板端，這樣就有地震波傳到孔中被檢波器所接收，然后通過(guò)電纜線傳回地面控制儀器接收其振動(dòng)信號(hào)。波速測(cè)試采用單孔速度檢層法，測(cè)試點(diǎn)距為1.0 m，所用儀器為FDP204PS觸摸屏一體化高分辯浮點(diǎn)動(dòng)測(cè)儀。

二、工程實(shí)例

2.1場(chǎng)地地質(zhì)情況

長(zhǎng)春地鐵2號(hào)線一期工程，近場(chǎng)區(qū)總體地勢(shì)由東到西呈波狀起伏，主要是崗阜狀高平原和河谷帶狀低平原相間分布，僅在南部是渾圓狀丘陵區(qū)和輕微切割槽型盆地，近場(chǎng)區(qū)內(nèi)河流較發(fā)育，水系錯(cuò)綜復(fù)雜，在工程場(chǎng)地進(jìn)行四個(gè)鉆孔的剪切波速測(cè)試。

勘察深度范圍內(nèi)的地層有全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml）、全新統(tǒng)伊通河及古河道沖積層（Q 42al）、全新伊通河新扇沖洪積層（Q41al-pl）、上更新伊通河老扇沖洪積層（Q42al）、第四系中更新統(tǒng)沖洪積層（Q2al-pl），各地層粉質(zhì)粘土簡(jiǎn)述如下：（1）全新統(tǒng)伊通河及古河道沖積層（Q 42al）：粉質(zhì)粘土（③-1）：黃褐、灰褐色，軟塑-可塑；（2）全新伊通河新扇沖洪積層（Q41al-pl）：粉質(zhì)粘土（④-1）：黃褐色，可塑為主；（3）上更新伊通河老扇沖洪積層（Q42al）：粉質(zhì)粘土（⑤-1）：黃褐色、灰色，可塑；（4）第四系中更新統(tǒng)沖洪積層（Q2al-pl）：粉質(zhì)粘土（⑥-1）：黃褐色，可塑，密實(shí)，飽和。

2.2波速測(cè)試及數(shù)據(jù)處理

測(cè)試的四個(gè)鉆孔的剪切波速編號(hào)為ZK2-7、ZK2-14、CK2-19和CK2-25。在測(cè)試過(guò)程中，從下至上檢測(cè)了各土層的剪切波速。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，其巖土層平均波速結(jié)果列于表1。

表1 場(chǎng)地等效剪切波速

鉆孔編號(hào) 等效剪切波速υsm（m/s）

CK2-7 264

CK2-14 253

CK2-19 248

CK2-25 275

2.3土層等效剪切波速計(jì)算

土層等效剪切波速Vse按下列公式計(jì)算，取覆蓋層厚度和20m兩者的較小值。其中：d0取覆蓋層厚度和20m兩者的較小值。其結(jié)果見(jiàn)工程場(chǎng)地波速曲線圖（如圖1）。

圖1 工程場(chǎng)地波速曲線圖

三、粉質(zhì)粘土剪切波速值與孔隙比分析

3.1回歸分析

本次勘察工作共分11個(gè)工點(diǎn)，每個(gè)工點(diǎn)波速測(cè)試4孔，每孔測(cè)深50 m，測(cè)試問(wèn)距1 m；每工點(diǎn)取一級(jí)原狀樣200-400個(gè)，每個(gè)一級(jí)原狀樣均測(cè)天然孔隙比。為了充分利用這些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，使回歸關(guān)系式更具有代表性，同時(shí)又不至于因樣本過(guò)多，導(dǎo)致回歸分析過(guò)于繁瑣，首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了工點(diǎn)內(nèi)統(tǒng)計(jì)，即上下各剔除10%異常值后，取算數(shù)平均值做為該工點(diǎn)內(nèi)各土層的剪切波速、天然孔隙比的代表值。對(duì)11個(gè)工點(diǎn)分別統(tǒng)計(jì)后，得出對(duì)應(yīng)多組數(shù)據(jù)，主要將粉質(zhì)粘土層各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。以天然孔隙比為橫坐標(biāo)，以剪切波速為縱坐標(biāo)，做vs -e0散點(diǎn)圖（圖2）。

圖2 剪切波速與天然孔隙比散點(diǎn)圖

應(yīng)用最小二乘法得一元線性 回歸關(guān)系式 ：

Vs=-598.18e0+712.65 式（1）

R2=0.815（即相關(guān)系數(shù)R=0.903）

3.2相關(guān)性檢驗(yàn)分析

經(jīng)計(jì)算F=300.5，查自由度為（1，68）的F分布表得臨界值λ=3.99（a=0.05）。比較F=300.5>3.99=λ，即天然孔隙比e0、剪切波速vs間存在線性相關(guān)關(guān)系，直線回歸是顯著的。另外，F(xiàn)值還大于相應(yīng)于a=0.01的臨界值λ'=7.08，因此該直線回歸是高度顯著的。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該區(qū)域各地層粉質(zhì)粘土天然孔隙比及剪切波速的統(tǒng)計(jì)分析，可以看出隨著孔隙比的增加，地層中的剪切波速呈減小趨勢(shì)，并且具有一元線性相關(guān)性，其結(jié)果顯示為高度顯著。本次調(diào)查回歸分析采用的粘土在成因上包括了各個(gè)地層，將長(zhǎng)春市區(qū)55m之內(nèi)的常見(jiàn)的地層都進(jìn)行了包括，因此該線性回歸關(guān)系式在長(zhǎng)春市區(qū)內(nèi)具有適用普遍性，可進(jìn)行無(wú)實(shí)測(cè)剪切波速進(jìn)行建筑場(chǎng)地類別劃分。

參考文獻(xiàn)：

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[4]陶小三， 楊偉林， 高志兵，等. 南京河西地區(qū)巖土體剪切波速與土層深度的關(guān)系[J]. 防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)， 2009， 29：320-324.endprint