李義兵

(1.上海勘察設計研究院(集團)有限公司，上海 200093；2.上海環(huán)境巖土工程技術研究中心，上海 200093)

1 引言

剪切波速是結構抗震設計中的重要物理量?；诩羟胁ㄋ?，可對場地土類型進行定量劃界、評價土體的液化性能、定量計算土工地震反應[1～3]。

本文基于某工程的地質(zhì)特征，分析了剪切波速測試結果的基本特征，為地震評價提供基本依據(jù)。

2 工程地質(zhì)特征

某工程位于鎮(zhèn)江市，包括多棟多層及高層住宅，高層建筑采用剪力墻結構。根據(jù)勘察報告，場地土自上而下包括：①素填土；②1粉質(zhì)粘土;②2粉質(zhì)粘土;③1粉質(zhì)粘土;③2粉質(zhì)粘土;③3粉質(zhì)粘土;④含碎石粉質(zhì)粘土;⑤1全風化火成巖;⑤2強風化火成巖;⑤3中風化火成巖，具體特征見表1。典型工程地質(zhì)剖面如圖1所示。

表1 各土層特征描述

表1中，⑤1全風化火成巖、⑤2強風化火成巖、⑤3中風化火成巖，主要礦物成分有石英、長石及長石風化物、少量云母及閃長石等，巖體基本質(zhì)量等級Ⅴ～Ⅳ級。

3 剪切波速測試成果

按照相關規(guī)程，本次共完成22 個孔的波速測試工作，完成測試孔工作量及技術參數(shù)如表2所示。部分鉆孔的剪切波速與深度關系如圖2與圖3所示，所有鉆孔的剪切波速數(shù)據(jù)如圖4所示。

基于剪切波速測試數(shù)據(jù)，可反算得到各土層的剪切波速平均值，見表3。本場地覆蓋層厚度<50 m，根據(jù)建筑抗震設計規(guī)范[1]，單孔場地類別判定結果如表4所示。

表2 波速測試孔技術參數(shù)

圖2 B1孔波速測試成果

圖3 B21孔波速測試成果

圖4 所有測孔數(shù)據(jù)分布

表3 各土層剪切波速一覽

4 剪切波速與深度關系

一般地，可采用下列3種常見模型對土層剪切波速與埋深之間的關系進行數(shù)學回歸擬合[4～9]：

線性函數(shù)模型：Vs=aH+b

(1)

一元二次函數(shù)模型：Vs=cH2+dH+f

(2)

冪函數(shù)模型：Vs=gHi

(3)

基于各土層剪切波速測試數(shù)據(jù)，通過數(shù)學擬合得到三種模型的反演參數(shù)，見表5所示。其中R2表示校正決定系數(shù)，可反映總體回歸效果的優(yōu)劣。各土層剪切波速Vs與深度H的相互關系如圖5～10所示。

可見，對于工程所在場地的③1粉質(zhì)粘土、⑤1全風化火成巖來說，采用冪函數(shù)模型模擬剪切波速與深度相互關系的精度較高；對于③2粉質(zhì)粘土、③3粉質(zhì)粘土、⑤2強風化火成巖、⑤3中風化火成巖來說，采用一元二次函數(shù)模型模擬剪切波速與深度關系的精度較高。這些規(guī)律對同地區(qū)場地剪切波速的預測具有一定的指導意義。

表5 各土層剪切波速一覽

圖5 ③1粉質(zhì)黏土剪切波速與深度關系

圖6 ③2粉質(zhì)黏土剪切波速與深度關系

5 結語

以鎮(zhèn)江市某工程場地為例，在分析工程地質(zhì)特征的基礎上，對各土層剪切波速的實測值進行了分析，獲得了抗震中的場地類別。并基于常見的三種函數(shù)模型對各土層剪切波速與深度的關系進行了數(shù)學回歸擬合，結果表明所在場地的③1粉質(zhì)粘土、⑤1全風化火成巖采用冪函數(shù)模型模擬剪切波速與深度關系的精度較高；對于③2粉質(zhì)粘土、③3粉質(zhì)粘土、⑤2強風化火成巖、⑤3中風化火成巖采用一元二次函數(shù)模型模擬剪切波速與深度關系的精度較高。這些規(guī)律對同地區(qū)場地剪切波速的預測具有一定的指導意義。

圖7 ③3粉質(zhì)黏土剪切波速與深度關系

圖8 ⑤1全風化火成巖剪切波速與深度關系

圖9 ⑤2強風化火成巖剪切波速與深度關系

圖10 ⑤3中風化火成巖剪切波速與深度關系