计算-钻孔等效剪切波速
场地类型判断例题
例2.1 已知某建筑场地的钻孔地质资料如下表所示，试确定该场地的类别。
解：（1）确定场地覆盖层厚度d ov 和计算深度d 0因为地表9.5m 以下土层的剪切波速v s =540 m/s >500 m/s ， 故场地覆盖层厚度d ov =9.5m 。
因场地覆盖层厚度d ov =9.5m<20m ， 故场地计算深度d 0=9.5m 。
（2）计算等效剪切波速 s V d t ni si i 034.03604.42805.32100.21=++==∑=v se = d 0 /t =9.5/0.034=279.41 m/s （3）场地类别判定v se 位于250~500 m/s 之间，且d ov =9.5m >5m ，因此该场地的类别为Ⅱ类。
例2.2 下表为某场地钻孔地质资料，试确定该场地类别。
解：（1）确定场地覆盖层厚度d ov 和计算深度d 0因为地表26m 以下土层的剪切波速v s =560 m/s >500 m/s ， 故场地覆盖层厚度d ov =26m 。
因场地覆盖层厚度d ov =26m >20m ， 故场地计算深度d 0=20m 。
（2）计算等效剪切波速 s V d t ni sii 06.04204.83806.72000.41=++==∑=v se = d 0 /t =20/0.06=333.33 m/s （3）场地类别判定v se 位于250~500 m/s 之间，且d ov =26m >5m ，因此该场地的类别为Ⅱ类。
作业2.1 已知某建筑场地的钻孔地质资料如下表所示，试确定该场地的类别。
2.2 已知某建筑场地的钻孔地质资料如下表所示，试确定该场地的类别。
剪切波速测试划分场地类别
剪切波速测试划分场地类别【摘要】剪切波速值是场地土动力参数的重要内容，是工程场地类别划分的依据，为场地设计地震动参数计算和地震地质灾害评估提供资料。
波速测试已成为工程勘察中重要的手段。
本文简要介绍单孔法的测试原理、测试系统及方法，并结合工程实例，主要说明其在工程勘察中场地类别划分的应用。
【关键词】测试技术剪切波速应用1 测试原理XG-Ⅰ型悬挂式波速测井仪主要由主机、井中悬挂式探头及连接电缆等组成。
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。
当震源向井壁作用一冲击力后，沿井壁地层就有P波和S波传播，在井孔震源下方悬挂有两个检波器，S波传播到检波器位置时，通过井液耦合检波器就可以把S波的初至时间和振动波形转换成电信号，由记录仪器记录下来。
由两道S波的初至时间差可计算出两道间地层的波速值（如图1）。
2 测试系统及方法使用仪器为河北省廊坊开发区大地工程检测技术开发有限公司生产的XG—I悬挂式波速测井仪，仪器主要技术指标如下：动态范围：96dB；前放增益：18-60dB（8-1000倍）；通道数：1至3道可选；采样间隔：0.003—10ms可调；采样次数：512—16k可调；仪器接收信号的探头采用悬挂式井中检波器，主要技术指标如下：水平检波器的固有频率为60Hz，灵敏度为30V/m/s。
电磁式激振源指标：供电电压直流48V，电流≤6A。
工作时将悬挂式探头（即振源和检波器）放入孔中，用孔中的泥浆液作为震源和检波器与井壁耦合介质。
震源为水平激振（垂直井壁）激发产生P、S波，S波沿井壁地层传播，由两个相距1m的检波器接收沿井壁传播的S波振动信号并把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。
主机对信号进行数据处理后采用两道互相关分析方法，自动计算S波在两道检波器间传播的时间差，从而计算出两道间的S波传播速度。
测试顺序自下而上逐点进行，测点深度间隔1.0m。
岩土层等效剪切波速
岩土层等效剪切波速
岩土层的等效剪切波速是指在地震或振动条件下，岩土层中传播的剪切波的速度。
它是描述岩土层物性及其对地震或振动的响应的重要参数，常用于地震工程和地震学研究中。
岩土层的等效剪切波速可以根据实测数据或计算方法来确定。
一种常用的实测方法是通过地震勘探或地震探测仪器在地表或钻孔中记录到的地震波数据，利用计算方法来确定剪切波的传播速度。
计算方法主要包括反射波法、折射波法和综合法等，其中综合法常用于复杂地质条件下的岩土层等效剪切波速的确定。
岩土层的等效剪切波速与岩土材料的性质、密度、孔隙度、饱和度等因素有关，不同性质的岩土层其等效剪切波速也会有所差异。
岩土层的等效剪切波速的确定对地震工程设计、地震灾害评估和地震学研究具有重要意义。
钻孔等效剪切波速计算表
中密 可塑 硬塑 可塑 硬塑 密实 密实 密实 密实 密实 密实 密实 密实 密实
松散 稍密 中密 密实 强风化
中硬土 中软土 中硬土 中软土 中硬土 岩石 岩石 岩石 岩石 岩石 岩石 岩石 岩石 岩石 软弱土 中软土 中硬土 中硬土 岩石
280 140 280 140 280 510 600 800 510
厚度和20m中的较小 值，一般取≤20m的钻 孔深度,且至波速大于 500m/s的地层顶面）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
单孔等效剪 切波速Vse （m/s）
合计
280.00
计算结果
漂石 粉质粘土 粉质粘土 砂质粘性土 砂质粘性土 全风化花岗岩 强风化花岗岩 中等风化花岗岩 全风化砂岩 强风化砂岩
550
传播时间 (s)
0.0043
中等风化砂岩 全风化板岩 强风化板岩 中等风化板岩
细砂 中砂 中砂 中砂 砂质泥0 510
输入项
自动计算项
计算结果
序号
第i层土层的剪切 第i层土层的厚 波速（经验值或 各土层内传播 度（从孔口地面开 测得值） 时间(s) 始计）(m) υ s(m/s) 1.2 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 280 140 280.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 0.0043 0.0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0043 1.2 输入计算深度d0 （m） （取覆盖层
理正软件操作【范本模板】
理正软件操作总流程图图一第一部分:数据录入1．1新建工程1．新建一个工程,工程信息表不是必须录入的表格,分段表仅在公路和铁路标准下为必填。
2．勘探点表录入完毕才可以录入各勘探孔的数据表,这些数据表可分为四类:基本数据、原位测试、室内试验和载荷试验。
3。
在剖面表中录入当前工程中所有的剖线数据.４. 数据录入完成后需对已录入数据进行合法性检查,即数检,该功能同时还可完成一些计算。
1。
2勘探点表浏览当前工程中所有勘探点数据;添加、修改和删除勘探点数据。
双击项目窗口下的“勘探点表"或执行右键菜单的“打开”,弹出对话框如图所示，输入相关参数即可.在打开的勘探点表中可直接进行数据的录入、修改和删除操作.注意:1.常规录入方法下钻孔编号、勘探点类型和孔口高程必须输入;2。
若工程没有勘探点的绝对坐标,可输入设相对坐标,因为坐标主要是用来在平面图上确定钻孔的相对位置，也可以先不录入坐标而是在平面图底图上直接布置勘探点，之后执行“入库＂功能,坐标就会自动写入勘探点表中。
3。
删除勘探点将删除与该勘探点有关的所有数据,（比如该勘探点下的基本数据、原位测试数据、室内试验数据等),删除后不能恢复!在执行删除操作前请确认是否真的删除;4。
“偏移量”交互为负值表示该勘探点按其里程前进的方向向左的偏移量，正值则为向右的偏移量;５.“是否参与”设置勘探点是否参与统计和出图,有三个选项：０－否,表示该勘探点不参与统计和出图(柱状图及剖面图),但参与平面图的绘制;1—是，表示该点参与统计和绘制成果图表；2－绘剖面小柱状图,表示该勘探点在剖面图中将绘制小柱状图;6。
项目窗口下所有的数据表中,用户都可以根据自己的习惯来设置数据表中录入项目的多少和项目排列先后次序．下面以“勘探点表”为例介绍具体操作.首先打开“勘探点表＂，在“辅助"下选择“设置表格字段状态",或点击主界面工具条中的“定制”，弹出对话框如图所示;７. 选择工具栏右侧的“钻孔”或从“辅助”菜单下选择“钻孔点编号成批修改”可以完成勘探钻孔编号批修改，详细步骤参见操作技巧３.４.9;8．选择工具栏右侧的“交换”,或从“辅助”菜单下选择“勘探点X,Y坐标互换”,可以在选择的坐标系不同的情况下,实现对“勘探点表”的钻孔的X,Y坐标值互换。
波速测试报告
波速测试报告一、目的任务驻马店市练江河养生休闲商住区（二区）棚户区改造项目第一安置点工程场地位于驻马店市铜山大道西约45m、商桐线S206南约100m，东西长约300m，南北宽约130m。
根据岩土工程勘察的需要，我公司于2015年12月14日对拟建物工程场地18#、23#、26#、34#、38#、41#、46#、51#、53#和58#等10个钻孔进行了波速测试。
其目的是根据测定勘探孔设计深度范围内土层的剪切波速值，计算场地的等效剪切波速，确定建筑场地类别并提供特征周期值和设计基本地震加速度值。
二、测试依据及完成工作量1.测试依据本次剪切波速测试依据《岩土工程勘察规范（2009年版）》（GB50021-2001）和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）的要求，利用国内最先进的高分辨率、数字化XG-I型悬挂式波速测试仪，配置专用笔记本电脑及数据处理软件进行现场数据采集，应用互相关技术自动计算波速。
为提高现场数据采集精度，采取了如下技术措施：①.采集数据前先对环境噪声情况进行测试，以确定信号的背景噪声大小，同时判断仪器各通道的工作状态，为剪切波的激发和接收创造良好的条件；②.同一测点多次测试并对自动采集的波速值进行人工干预，以选择相关函数的合适极值点，提高数据的精确率。
2.完成的工作量根据场地情况及勘察工作的要求，共完成了10个钻孔的波速测试，现场测试工作量见表1。
现场测试工作量统计表表1三、波速测试资料的整理计算、分析及判断1.原始测试数据利用专用的波速测试分析软件，经校正、分析、计算现场测试的原始波形图，选取相关的参数。
所得的各孔波速测试原始数据见附表。
2.计算土层等效剪切波速依据区域性地层资料，本场地覆盖层厚度>50米，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中的公式（4.1.5-1及4.1.5-2），计算各钻孔20米深度内的等效剪切波速值，其结果见表2。
各钻孔等效剪切波速计算值表23.场地特征周期根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），经查本场地特征周期见表2。
波速测试在岩土工程勘察中的作用分析
波速测试在岩土工程勘察中的作用分析作者：王瑞琦王继忠姜伯宵来源：《科技视界》 2014年第12期王瑞琦王继忠姜伯宵（辽宁省城乡建设规划设计院，辽宁沈阳 110006）【摘要】在岩土工程勘察中，需对场地类型土及砂土液化性进行判别。
本文结合工程实例，通过波速测试，对场地类型土及砂土液化性进行了判别，进一步说明波速测试是工程地质勘察中一种快速、经济、有效的原位测试方法。
【关键词】波速测试；岩土工程勘察；场地类型；砂土液化0 引言一般情况下，不同岩土层的弹性特征存在差异，可通过弹性波速等参数反映出来。
钻孔剪切波速测试就是利用这一差异，通过测定不同岩土层的剪切波(S波)、压缩波(P波)的传播速度，计算动力参数、场地卓越周期，评价场地地震效应，确定场地类别，并据此判定岩土层的工程性质，为工程设计提供依据。
本文结合某场地岩土工程勘察实例，采用波速测试，对场地的波速试验进行了压缩波与剪切波波速测试，根据波速测试结果，计算土层的等效剪切波速计算地基土的动弹性模量、动剪切模量、动泊松比，计算场地卓越周期等，为波速试验在岩土工程勘察的推广应用积累经验。
1 工程概况该场地地貌上属于冲洪积扇，地势平坦，场地地层岩性如下：（1）杂填土(耕土)：主要由粘性土组成，松散～稍密，该层场区内局部分布，层厚0.80米，（2）粉质黏土：黄褐色，可塑，稍湿，层厚9.30米～11.20米。
（3）粉质黏土：黄褐色，可塑～硬塑，稍湿，层厚9.40米～13.50米。
（4）泥砾：杂色，碎、砂砾石占10～50％，一般粒径10～20mm，可见最大粒径80mm，湿，中密～密实，最大揭露深度45.00米。
本次勘察中做了3个孔的波速测试，采用单孔法测试。
2 波速测试原理本次波速测试使用廊坊大地工程检测技术开发有限公司生产的XG-I型波速测试仪，采用单孔法，在地面震源采用叩板正反向激发，并产生剪切波(S波)，孔内由检波器（三分量探头）接收剪切波，利用剪切波震相差180°的特性来识别S波的初至时间（图1）。
剪切波速测试在建筑场地类别划分中的应用分析
收稿日期:2022-12-02作者简介:张加刚(1988 ),男,高级工程师,硕士研究生,从事工程物探工作㊂剪切波速测试在建筑场地类别划分中的应用分析张加刚,刘海波,王亚茹,王新宇(包钢勘察测绘研究院,内蒙古包头 014010) 摘 要:文章介绍了剪切波速测试的基本原理及目前市场上常用的测试仪器,对现场测试的工序流程及注意事项进行总结,详细推导了剪切波传播层速度及平均速度的计算过程㊂最后以包头市某工程勘察场地为实例,分析了剪切波速测试在建筑场地类别划分中的应用效果,为该地区相同地层场地的剪切波速预测提供数据参考㊂关键词:剪切波;波速测试;建筑场地;岩土工程勘察中图分类号:P 258ʒT U 413 文献标识码:A 文章编号:1007 6921(2023)18 0119 03 为减少地震灾害对建筑的破坏作用及造成的人员伤亡,在建筑场地选择时将其划分为:有利地段㊁一般地段㊁不利地段㊁危险地段4个等级[1]㊂为定量划分建筑场地类别,在岩土工程勘察中引入了等效剪切波速这一物理量㊂通过剪切波速的测试,为岩土工程勘察提供不同岩土层的波速信息,进而判定场地类别,为后续地基处理提出重要参考依据㊂目前,剪切波测试方法主要有3种:单孔(检层)法㊁跨孔法㊁瑞雷面波法[2]㊂其中,单孔法操作便捷㊁数据准确,在岩土工程勘察中应用最为广泛[3-6],笔者即以单孔法为例进行分析讨论㊂1 测试原理单孔法测试剪切波速,是在钻孔附近设置震源,采用人工锤击的方法产生纵波(压缩波,P 波)和横波(剪切波,S 波)㊂当剪切波在钻孔中顺序穿过不同性质的岩土层时,因遇到不连续构造面发生折射或反射,传播速度发生变化㊂此时设在钻孔中的检波器接收到震动信号后将其转换为电信号,即可拾取剪切波的传播时间(走时)㊂以震源到检波器间的直线距离作为传播距离,则传播距离与传播时间的比值即为剪切波的传播波速,如图1所示㊂通过采样间隔的设置,以相邻两次电信号拾取的位置间距和时间差分别作为传播距离和传播时间,得到该段岩土层的剪切波速㊂定性地,采样间隔越密集,获取的岩土层剪切波速信息越接近真实地层,但同时增加了工作量和工作成本,目前岩土工程勘察中常用的采样间隔是1m㊂图1 剪切波速测试示意图图2 剪切波传播速度计算示意图由图2所示的几何关系进行推导,剪切波在第i层土中传播的层速度为:V i =H i /(T i C O S αi -T i -1C O S αi -1)(1)式中:V i 为第i 层土的剪切波速(m /s );H i 为检波器置于孔中第i 个测点时它与第(i -1)测点之㊃911㊃2023年9月内蒙古科技与经济S e pt e m b e r 202318532I n n e r M o n g o l i a S c i e n c e T e c h n o l o g y &E c o n o m yN o .18T o t a l N o .532间的距离(m);T i为检波器置于钻孔中第i个测点时波的旅行时(s);C O Sαi表示检波器置于钻孔中第i个测点时,它与激震点连线与铅直方向的夹角的余弦㊂等效剪切波速可按下列公式计算:V s e=d0/T(2)t=ðn i=1(d i/V i)(3)式中:V s e表示土层等效剪切波速(m/s);d0表示计算深度(m),取覆盖层厚度和20m二者之间的较小值;T表示剪切波在地面至计算深度之间的传播时间;d i为计算深度范围内第i土层的厚度(m); V i表示计算深度范围内第i土层的剪切波速(m/ s);n为计算深度范围内土层的分层数㊂在实际测试中,震源与测试钻孔间必定存在一定距离且可能存在高差,使剪切波的实际传播距离与孔口至检波器点位的直线距离产生偏差㊂因此,在数据处理时应考虑震源至孔口的距离因素,利用几何关系消除传播距离引起的误差㊂校正后的走时计算公式为:T'=TˑH+H0L2+(H+H0)2(4)式中:T'为剪切波从孔口到达测点的时间(s); T为剪切波从振源到达测点的实测时间(s);H为测点深度(m);H0为震源与孔口的高差(m);L为木板中心到孔口的水平距离(m)㊂2工序流程建筑抗震设计规范对剪切波速测试钻孔数量进行了规定[1]:初步勘察阶段,大面积的同一地质单元测试钻孔数不宜少于3个;详细勘察阶段,单幢建筑测试钻孔数不少于2个,若测试数据变化较大可适量增加㊂目前,国内流行的剪切波速测试仪器主要有武汉中岩科技股份有限公司生产的R S M-S W(A)系列仪器㊁武汉岩海工程技术有限公司生产的R S-S WD系列仪器㊁武汉建科科技有限公司生产的WA V E系列仪器㊁重庆奔腾数控技术研究所研制的W Z G-6B系列仪器,此外通过中地装(重庆)地质仪器有限公司等地球物理仪器厂家研制的地震系列仪器亦可实现剪切波速测试的功能㊂在测试时,需遵从以下要求以便取得良好的数据及测试结果㊂2.1钻孔钻孔附近地面应尽可能平整,钻孔直径应大于测试探头直径㊂钻孔时尽量减少孔壁土扰动,要求井壁光滑㊁井径变化小,井孔的倾斜应小于5ʎ㊂2.2震源采用人工锤击木板的方式作为震源㊁在距孔口1~2m处放置长约2~3m㊁宽约0.3~0.5m㊁厚约0.1m的木板㊂在木板下方铺设砂土保证其与地面贴紧,上压500k g左右的重物以防木板滑移,保证木板的中垂线通过孔口,沿板纵轴从两个相反方向分别水平锤击木板产生剪切波㊂2.3检波器与仪器连接后,将内置三分量检波器的探头放入钻孔,缓慢匀速下降,在孔内不同深度处接收剪切波时,应与孔壁贴合良好,停留约10s后进行测试从而避免泥浆扰动干扰㊂在探头上配接钢丝细绳,可增强抗拉性减少缠绕㊂对于有泥浆护壁的钻孔,可从孔底由下至上测试,以免因泥浆沉淀卡住探头㊂2.4波形判读采集得到的波形由直达波㊁纵波㊁横波3部分组成㊂直达波:从零时开始至直达波能量的到达,表现为一条带有毛刺(干扰)的近似直线;纵波:从波的第一个初至起到第二个初至止,表现为小振幅高频率;横波:初至波到达后以横波为主的部分,振幅大,频率低㊂根据正反两个方向激发的横波极性相反的特点,确定横波的初至,读取第一个剪切波到达的时刻为传播时间㊂2.5报告编制绘制出垂直时距曲线,根据采样间隔计算剪切波在各岩土层中传播的层速度,列出地面至各检测点的平均传播速度,以20m处平均速度作为等效剪切波速,判定建筑场地类别和场地土类型㊂3应用实例依据委托对包头市某单晶项目岩土工程勘察(详勘阶段)进行剪切波速测试㊂拟建的主要建筑为单晶车间一座,面积8500m2,本次勘察共选取2个钻孔(D K3㊁Z K17)进行单孔法地基土剪切波速测试工作㊂勘察期间场地现状为空地,经过人工场地平整后,原始地形㊁地貌已遭到破坏㊂场地较为平坦,局部略有起伏,在地貌上属山前冲洪积扇中部㊂根据钻孔揭示,天然地层均为第四系全新统冲~洪积地层(Q4a l+p l),由浅至深依次为:①素填土(Q4m l);②湿陷性粉土层(Q4a l+p l)②1砾砂层(Q4a l+p l);③砾砂层(Q4a l+p l)㊁③1粉质黏土层(Q4a l+p l);④粉质黏土层(Q4a l+p l);⑤砾砂层(Q4a l+p l);⑥粉质黏土层(Q4a l+p l)㊂钻孔D K3㊁Z K17波速测试成果,如图3㊁图4所㊃021㊃总第532期内蒙古科技与经济示㊂其中,阶梯线表示每米的传播速度,曲线表示地面至不同深度岩土层的平均波速㊂剪切波在各岩土层中传播的层速度及等效剪切波速见表1㊁表2㊂图3 钻孔D K 3剪切波速测试成果图4 钻孔Z K 17剪切波速测试成果表1 钻孔D K 3不同地层剪切波速地层厚度/m层速度/(m /s )20m 等效剪切波速/(m /s)①素填土Q 4m l0~1.9184.59②湿陷性粉土Q4a l +p l 1.9~4.5312.83③砾砂Q 4a l +p l4.5~14.5390.82342.0④粉质黏土Q 4a l +p l14.5~19.3401.00⑤砾砂Q 4a l +p l19.3~20401.45表2 钻孔Z K 17不同地土层剪切波速地层厚度/m层速度/(m /s )20m 等效剪切波速/(m /s)①素填土Q 4m l0~0.8132.21②湿陷性粉土Q 4a l +p l0.8~2.0234.08②1砾砂Q 4a l +p l2.0~3.5306.51335.4②湿陷性粉土Q4a l +p l3.5~4.6376.36③砾砂Q 4a l +p l4.6~12.7383.14④粉质黏土Q4a l +p l12.7~20394.86根据‘建筑抗震设计规范“(G B 50011 2010),国内常采用剪切波由地面传至地下20m 的平均速度作为等效剪切波速[1],结合覆盖层厚度按照表3定量划分建筑场地类别及场地土的类型㊂表3 建筑场地类别定量划分土的类型等效剪切波速/(m /s )场地类别的覆盖层厚度/mⅠ0Ⅰ1ⅡⅢⅣ岩石V s >8000坚硬土或软质岩石800ȡV s >5000中硬土500ȡV s >250<5ȡ5中软土250ȡV s >150<33~50>50软弱土V s ɤ150<33~1515~80>80根据表3可知,实测钻孔中场地土等效剪切波速值分别为342.0m /s (D K 3)㊁335.4m /s (Z K 17)㊂场地土的等效剪切波速250m /s <V s e ɤ500m /s,且场地覆盖层厚度大于5m ,因此综合判定该场地土为中硬土,场地类别为Ⅱ类㊂4 结束语笔者介绍了剪切波速测试的基本原理及建筑场地类别划分的依据,对市场上现有的波速测试仪器进行简要汇总㊂结合现场测试的工序流程,详细阐述了测试时容易出现的问题和解决方法,推导了剪切波传播时的层速度及平均速度的计算过程㊂通过包头市某工程勘察场地的实例,分析了剪切波速测试在建筑场地类别划分中的应用效果,为后续地基处理提出合理化建议,为工程建设安全性的提升提供了数据支撑㊂[参考文献][1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑抗震设计规范(2016年版):G B 50011-2010[S ].北京:中国建筑工业出版社,2016.[2] 王冠,文木,李良吉,等.单孔法剪切波测试技术在地基勘测中的应用分析[J ].江西建材,2022(1):89-91.[3] 郭丽丽.单孔检层法在多弗南湖城岩土层剪切波速测试中的应用[J ].江西建材,2022(6):106-107.[4] 蔡润,彭涛,罗东林,等.成都地区土层剪切波速与埋深的关系[J ].地震研究,2022,45(3),498-508.[5] 周浪.波速测试技术在岩土工程勘察中的应用[J ].四川地质学报,2021,41(S 2),63-65.[6] 冯彦东.地震剪切波测井在建筑场地勘察中的应用[J ].工程地球物理学报,2014,11(4):498-501.㊃121㊃张加刚,等㊃剪切波速测试在建筑场地类别划分中的应用分析2023年第18期。