土层等效剪切波速度
剪切波速在各类工程项目场地类别划分中的应用
剪切波速在各类工程项目场地类别划分中的应用摘要：本文简要介绍了XG-I型悬挂式波速测井仪的测试原理及方法，以及通过对比剪切波速成果在建筑、公路及铁路工程项目场地类别划分中的应用实例，分析剪切波速在不同的工程项目场地类别划分上的异同。
关键词：剪切波速场地类别应用异同0引言根据《浙江省防震减灾条例》(2021年3月26日修正)的有关规定，重大建设工程和可能发生严重次生灾害的建设工程应当进行地震安全性评价，其中包括高度超过一百米的建筑工程，特大桥梁，长度大于一千米的隧道，城市轨道交通工程，三级以上医院的门诊楼、病房楼等等。
依据国家标准《工程场地地震安全性评价》(GB 17741—2005)技术规范要求，需要开展工程场地地震工程地质条件勘测工作，包括进行钻孔分层岩土剪切波速的原位测试，并给出场地钻孔剖面岩土分层剪切波速随深度的变化情况和各钻探孔处的场地类别划分，以获取实际场地条件与环境下的土层剪切波速资料，确保场地地震反应计算中所建立的场地力学模型的合理性。
剪切波速测试，可以采用的方法有单孔法、跨孔法和面波法，而实际工程中最常用的方法是单孔检层法，比较常用的测试仪器为XG-I型悬挂式波速测井仪。
然而同样的剪切波速测试成果，对于在不同的工程项目中，所划分的场地类别也不一样，这时我们需要依据不同工程的抗震设计规范去进行场地类别划分。
本文简要介绍XG-I型悬挂式波速测井仪的测试原理及方法，剪切波速成果在不同工程项目场地类别划分中的应用实例，从而找出不同的工程项目在场地类别划分上的异同。
1XG-I型悬挂式波速测井仪的测试原理及方法1.1 仪器介绍XG-I悬挂式波速测井仪由廊坊开发区大地工程检测技术开发有限公司研发与生产。
该仪器是自动化程度较高的剪切波速测试设备，主要由主机、井中悬挂式探头及连接电缆等组成（见图1）。
井中悬挂式探头，主要由全密封（防水）电磁式激振源、两个独立的全密封检波器及高强度连接软管等组成。
图1 XG-Ⅰ型波速测井仪系统仪器主要技术指标如下：通道数：1至3道可选；采样间隔：0.02ms-4ms可选；采样点数：512－4096可选；各道时间一致性：≤0.1ms；各道振幅一致性：<3%；频率范围：5-1000Hz；前放增益：18-60dB可选；A/D转换精度：14位；输入阻抗：≤10kΩ；触发方式：脉冲、通断；延时：0-8000ms可选。
土层等效剪切波速
每日一题20190613一、真题再现：159——岩土2016C27.某建筑场地勘察资料见下表，按照《建筑抗震设计规范》GB50011-2010, 土层的等效剪切波速最接近下列哪个选项?（A）250 m/s （B） 260 m/s （C）270 m/s （D）280 m/s勤学如春起之苗，不见其增，日有所长；辍学如磨刀之石，不见其损，日有所亏。
勤学如春起之苗，不见其增，日有所长；辍学如磨刀之石，不见其损，日有所亏。
二、80大海解析【答案】B根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）（2016版）:（1）由4.1.4-3，剪切波速大于500m/s 的孤石、透镜体，应视同周围土层，故玄武岩层一半厚度视为粉土层，一半厚度视为细中砂层。
（2）由4.1.4-1，场地覆盖层厚度计算至基岩顶，即20ov d m =（3）由4.1.5，计算深度0min=min 20d dov m =（，20）（20，20）= （4）由式（4.1.5-1）（4.1.5-2），0020=259.82/2.5/1802/2200.5/2200.5/29014.5/290se i sid d v m s t d v ===++++∑；（/）故选B 【评析】（1）根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）4.1.4确定覆盖层厚度时，取1款、2款最先满足的条件，满足其一即可，不需同时满足；注意剪切波速大于500m/s 的孤石、透镜体，应视同周围土层，剪切波速同周围土层；土层中的火山岩硬夹层，应视为刚体，其厚度应从覆盖土层中扣除。
（2）根据4.1.4-2确定覆盖层厚度时，需同时满足：①地面5m 以下；②大于其上各土层剪切波速2.5倍；③该层及其下卧各层岩土剪切波速均不小于400m/s 。
（3）土层的等效剪切波速计算时， 计算深度取覆盖层厚度和20m 两者的较小值，即0min d dov =（，20）。
【考点】土层等效剪切波速三、规范条文及教材依据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）勤学如春起之苗，不见其增，日有所长；辍学如磨刀之石，不见其损，日有所亏。
土层剪切波速
土层剪切波速一、什么是土层剪切波速土层剪切波速是指横波在土中的传播速度。
在地震勘探中，土层剪切波速是一项重要的地质参数。
它可以提供关于土层的物理特性和力学性质的信息，对地质灾害预测、地震工程和岩土工程设计有着重要的意义。
二、土层剪切波速的影响因素土层剪切波速受多种因素的影响，以下是一些主要的影响因素：1.土层类型：不同类型的土层具有不同的物理性质，因此土层剪切波速也会有所差异。
例如，软弱的黏土层的剪切波速往往较低，而坚硬的岩石层的剪切波速较高。
2.土层密度：土层的密度会影响剪切波速的传播。
一般来说，密度较大的土层剪切波速较高，而密度较小的土层剪切波速较低。
3.土层湿度：土壤的含水量对剪切波速也有一定的影响。
湿润的土壤导致泥层的黏结力增加，从而导致剪切波速的降低。
4.土层压实度：土层的压实程度也会对剪切波速产生影响。
土壤经过压实后，颗粒之间的接触面积增加，从而导致剪切波速的增加。
三、土层剪切波速的测量方法土层剪切波速可以通过多种方法进行测量，以下是一些常用的测量方法：1.地震勘探：地震勘探是一种常用的测量土层剪切波速的方法。
在地震勘探中，将地面上的震源激发地震波，通过地震波在不同土层中的传播速度和振动特性，可以推断出土层的剪切波速。
2.特征波位移法：特征波位移法是一种基于地震事件记录的方法。
通过分析地震记录中的位移波形，可以推断出土层的剪切波速。
3.地质雷达：地质雷达也可以用于测量土层剪切波速。
地质雷达通过发射电磁波并记录反射波的时间和振幅，可以推断出土层的物理性质，进而计算出土层的剪切波速。
四、土层剪切波速的应用土层剪切波速在地质勘探、地震工程和岩土工程设计中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1.地质灾害预测：土层剪切波速可以用于预测地质灾害的发生概率。
通过测量土层剪切波速，可以判断土壤的稳定性，进而对土壤液化、滑坡等地质灾害进行预测和评估。
2.地震工程：在地震工程中，土层剪切波速是评估建筑物地震破坏性的重要参数之一。
土层剪切波速度测试报告
**民生产业基地土层剪切波速度测试报告深圳市**有限公司二0一七年十月二十七日**民生产业基地土层剪切波速度测试报告测试：报告编写：审核：批准：深圳市**有限公司二0一七年十月二十七日测试单位地址：深圳市**号邮编：联系电话：联系人：目录1.前言 (1)2.测试目的及执行标准 (1)2.1测试目的 (1)2.2执行标准 (1)3.测试方法及仪器设备 (1)3.1测试方法 (1)3.2仪器设备 (2)4.测试结果 (2)5.地面脉动的卓越周期 (5)1.前言受深圳市**有限公司委托，我公司于2017年09月21日至017年09月29日对**民生产业基地场地进行了3个钻孔的土层剪切波速度测试工作。
波速测试孔附近场地内自上而下主要有如下岩土层：素填土、粉质黏土、全风化混合岩、强风化混合岩、中风化混合岩、微风化混合岩。
2.测试目的及执行标准2.1测试目的本次试验目的是提供地层剪切波波速，判定土的类型及建筑场地类别；提供场地卓越周期。
2.2执行标准《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）(2009年版) 《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）（2016年版）3.测试方法及仪器设备3.1测试方法本项目剪切波速度测试采用单孔检层法，将起振板置于距井口约1.0～1.5米处，并使其中点与井口的连线垂直于起振板，同时在其上面加压整体性较好的重物。
然后，锤击起振板产生纵波和剪切波(记录时通过调节仪器采样率对纵波和剪切波分开采集),并通过置于井内的三分向拾振器将土的振动历程输入电脑分析，获得各测点纵波和剪切波的到时，并利用下式计算相应剪切波速:Ｖi =(h i -h i-1)/(t i sin αi -t i-1sin αi-1) （1） 22sin i i ii D h h +=α （2）i=1......N其中h i ,t i 分别为第i 测点的深度和剪切波的走时,D 为起振板中点至孔口的垂直距离。
场地土层剪切波速测试
建设工程地震安全性评价许可证书等级：甲级编号：中震安证甲字第030号湛江江南华府小区商住楼工程场地土层剪切波速测定与建筑场地类别划分广东省地震工程勘测中心2012年1月项目名称：湛江江南华府小区商住楼工程场地土层剪切波速测定与建筑场地类别划分提交报告单位：广东省地震工程勘测中心项目负责人：吴业彪技术负责人：闻则刚报告编写人：闻则刚、段振良提交报告时间：2012年1月1 场地土层剪切波速测试为取得土层沿深度各测点的剪切波速数据，采用速度检层法对本场地的工程地震钻孔进行测试，沿孔深每一土层界面设一个测试点，厚度大于2m 的土层，一般每隔2m 左右设一个测试点。
用速度检层法测得的剪切波速是钻孔内相邻二测点中间土层的平均剪切波速。
首先从电脑测震仪记录到的波形确定剪切波的初至时刻，再根据震源的起始时刻和波的初至时刻确定波的走时，然后由钻孔中的测点深度与震源到孔的距离确定波的行程，将波的行程除以走时就可以确定剪切波的传播速度。
图1是剪切波速计算示意图。
h 1, h 2 …,h i 分别为钻孔内各测点间的厚度；s 为震源到钻孔的距离；L 1,L 2 …,L i 是各测点到震源的距离；1α, 2α…, i α是剪切波入射到孔壁的夹角。
设t 1, t 2 …,t i 分别为剪切波由震源到各个测点的走时，则剪切波在各层的速度v 1, v 2 …,v i 分别为：1111cos αt h v =(1.1)112222cos cos ααt t h v -= (1.2)223333cos cos ααt t h v -=(1.3)……………………………11cos cos ---=i i i i ii t t h v αα (1.4)现场测试数据经过计算分析，场地2个工程地震钻孔的位置见图1-2，剪切波速v s 测试结果见图1-3—1-4所示，岩土性特征见工程地质勘察报告。
图1-1 剪切波速计算示意图图1-2 工程地震钻孔分布图2 场地土类型与建筑场地类别确定按照《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）第4.1.2条的规定，建筑场地的类别划分，应以土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度为准。
剪切波速计算表
t s
d0 m
K2
3-1 3-2 3-3 1
200 140 110
250.0 190.0 160.0 100.0
0.1156
20.0
K5
3-1 3-2 3-3 1 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6
200 140 110
250.0 190.0 160.0 135.0 230.0 180.0 230.0 450.0 500.0 1.0
0.1170
20.0
0.0708
15.5
1. 剪切波在各层的传播时间计算公式为ti=di/vsi； 注 2. 土层等效剪切波速计算公式为vse=d0/t ； 3. 计算深度d0取覆盖层厚度和20m二者的较小值。
览表
土层的 等效剪 切波速
vse m/s
173
171
218.84 土层的等效剪切波速按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第4.1.5条 式中Vae--土层等效剪切速度（m/s） d0--计算深度（m），取覆盖层厚度和20m二者的较小值 t--剪切波在地面至计算深度之间的传播时间 di--计算深度范围内第i层土层的厚度（m） vsi --计算深度范围内第i层土的剪切波速（m/s） n--计算深度范围内土层的分层数
fak kPa
vsi m/s 100.0 —— 软弱土 中软土 中软土 中软土 软弱土 中软土 中软土 中软土 软弱土 中软土 中软土 中软土 中硬土 中硬土 软弱土
ti s 0.0290 0.0288 0.0216 0.0363 0.0310 0.0256 0.0279 0.0325 0.0259 0.0157 0.0106 0.0087 0.0100 0.0000 0.0000
商厦地基土剪切波速地脉动测试报告
**商厦地基土剪切波速、地脉动测试报告**勘察院有限公司2007年5月**广场地基土剪切波速、地脉动测试报告测试：编写：审核：**勘察院有限公司2007年5月一、概况受业主的委托, 我院承担了**商厦的勘察钻孔的波速测试和地脉动测试工作。
本次测试工作的目的是对拟建建筑场地进行场地土类型和场地类别的评判，并测试场地的卓越周期和振动幅值。
测试工作依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）及《地基动力特性测试规范》（GB／T50269－97）中的有关规定进行。
我院分别对场地内的zk1#、zk8#钻孔采用单孔检层法进行剪切波波速测试，并在zk8#钻孔附近进行了地脉动测试。
二、仪器设备及测试方法仪器设备：XG—I型多功能测试仪，仪器主要技术指标如下：动态范围：96dB；前放增益：18－60dB（8－1000倍）；道一致性：≤0.1ms；通道数：1至3道可选；采样间隔：0.02—4ms可调；记录长度：512—16k可调；剪切波测试方法：在距孔口约1.5m处放一块振板，上压大于400Kg重物，振板上安置检波器，检波器与XG—I测井仪触发孔连接，将探头放入孔中预定深度，用大于8磅大锤水平敲击振板，产生P、S波沿地层向下传播，由孔中的检波器接收沿井壁传播的P、S波振动信号并把P、S波的振动信号转换成电信号，通过电缆由主机记录显示存储。
对信号进行数据处理后，计算P、S波传播速度。
测试顺序自下而上逐点进行，测点深度基本间隔1.0m。
三、土层波速测试成果经现场波速测试，场地内钻孔各测点的剪切波波速成果图见附图1-1～1-2。
四、建筑场地类别评判1、土层的等效剪切波速计算根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），建筑场地覆盖层厚度的确定，应符合下列要求：a 一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面的距离确定。
b 当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速2.5倍的土层，且其下卧岩土的剪切波速均不小于400m/s时，可按地面到该土层顶面的距离确定。
波速测试报告
A3-A11号楼按设计整平标高及环境标高整平后，场地内土层厚度一般2.5～19.2m，最厚处位于场地西侧，土层厚度19.2m，上部为人工填土，下部为碎石土。
根据地区经验值，土层剪切波速取值：人工填土Vs=110m/s、碎石土Vs=250 m/s。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）计算场地内土层等效剪切波速。
计算公式： V se=do/t t=∑（d i/V si）式中 V se——土层等效剪切波速（m/s）do ——计算深度（m）, 取覆盖层厚度和20m二者的较小值；t ——剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；d i——计算深度范围内第i土层的厚度（m）按整平后最大土层厚度计算得出各拟建安置房位置土层的等效剪切波速，据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）2008年版表4.1.6划分场地类别、建筑抗震地段及设计特征周期。
（见下表4.1）表4.1 场地类别划分表A12-A16号楼按设计整平标高及环境标高整平后，场地内土层厚度一般6～13m，最厚处位于场地南侧，土层厚度15.8m，上部为人工填土，下部为碎石土。
根据地区经验值，土层剪切波速取值：人工填土Vs=110m/s、碎石土Vs=250 m/s。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）计算场地内土层等效剪切波速。
计算公式： V se=do/t t=∑（d i/V si）式中 V se——土层等效剪切波速（m/s）do ——计算深度（m）, 取覆盖层厚度和20m二者的较小值；t ——剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；d i——计算深度范围内第i土层的厚度（m）经计算，场地土层等效剪切波速为203m/s，为中软土，故场地类别为Ⅱ类。
本场地抗震设防烈度为7度，地震动峰值加速度值为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.40s。
注：上面报告表4.1《场地类别划分表》中标红部分为需要对应补充编制波速测试报告的参考数据，其他资料参考图件及报告。
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一、前言
受※的委托，※省※院于※年※月※日对※工程拟建场地进行单孔波速法、地脉动测试。
该场地位于※路※号，根据场地条件及《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)等有关规定，本场地共完成K16#、K37#、K69#、K75#、K82#、K96#六个孔剪切波速及场地脉动测试工作。
测试的目的是对拟建建筑场地土的类型及建筑场地类别进行划分，以确定建筑抗震有利、不利和危险地段。
本项目工作技术要求：
1、 测定场地20米以内的等效剪切波速；
2、 测定场地地脉动；
3、 确定场地土类型及建筑场地类别。
二、检测设备、基本原理
1、检测设备
检测设备采用武汉建科科技有限公司制造的WAVE2000场地振动测试仪，检测设备及现场联接见图1。
1-场地振动测试仪 2-重物 3-木板
4-外触发传感器 5-三分量探头 6-探头信号传输线 7-外触发传感器信号线 8-钢丝绳（或尼龙绳）
图1 单孔波速测试示意图
2、剪切波速及地脉动测试基本原理
单孔剪切波速法（检层法）测试基本原理：
用木锤或适宜的铁锤分别水平敲击水平放置孔口的木板两端，地表产生的剪切波经地层传播，由孔内三分量检波器的水平向检波器接收SH 波信号，然后读取正、反两方向的实测波形，找出波形交叉点，读取初至波传播时间，进而计算出各测点(层)剪切波速值及其它相关参数。
地脉动测试原理：
地脉动测试时应选择外界环境干扰极小的深夜进行。
测试时将地脉动拾振器放置于平整场地地表土上，一般按东西向EW 、南北向SN 、垂直向VR 三个方向放置。
测试时由三分量拾振器分别接收三个方向的脉动信号，信号再通过放大，采集仪记录，即可在时域曲线上分析信号幅值大小，从频率域曲线上分析其频率组成并确定场地卓越周期值。
土层的等效剪切波速，按下列公式计算：
∑=÷=÷=n
i si i sc v d t t d v 10)
(
式中 Vsc ——土层等效剪切波速度；
d 0——计算深度(m)，取覆盖层厚度和20m 二者的较小值； t —— 剪切波在地面至计算深度之间抟播时间； di ——计算深度范围内第i 层的厚度(m)；
Vsi ——计算深度范围内第i 层土的剪切波速(m/s)； n —— 计算深度范围内土层的分层数。
相邻两测点地层波速计算公式为：
1
21
22212211----⋅++⋅-+⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛-=i i i i i i i
i i i t H s H s H H
t H s H H v 式中：Vi 是第i-1点至第i 点土层的剪切波速(m/s)；
Hi 是第i 点的深度(m)； Hi-1是第i-1点的深度(m)；
S 是激振板中心到孔中心的距离(m)； ti 为第i 点的剪切波到时(s)； ti-1为第i-1点的剪切波到时(s)。
三、检测依据
划分场地土类型及建筑场地类别依照中华人民共和国国家标准《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）中的有关规定进行。
2、建筑场地类别划分标准
四、检测成果分析
时距图、深度波速图、测点原始数据表、场地各土层剪切波速度值、分层结果数据表及地脉动幅频曲线图见附图※、表※。
1、各测孔20米深度范围内等效剪切波速为：
K16#孔：Vse=264m/s；K37#孔：Vse=287m/s；
K69#孔：Vse=270m/s；K75#孔：Vse=222m/s；
K82#孔：Vse=192m/s；K96#孔：Vse=257m/s。
2、该场地地脉动测试结果见下表：
本场地卓越周期平均值为。
五、、结论与建议
场地土类型：
据测试结果，本场地等效剪切波速在192～287m/s之间，平均值为249m/s，为中软场地土；
建筑场地类别：
由于场地覆盖层厚度在3～50m之间，依据中华人民共和国国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中规定，该建筑场地类别属于Ⅱ类。
以上结果供工程抗震设计时参考。