邯郸地区场地剪切波速的特征分析

2016-08-23王帮圆王帮团

地球 2016年7期

关键词：邯郸波速土层

■王帮圆王帮团

（1云南地质工程勘察设计研究院云南昆明650041；2中国有色金属工业昆明勘察设计研究院云南昆明650051）

邯郸地区场地剪切波速的特征分析

■王帮圆1王帮团2

（1云南地质工程勘察设计研究院云南昆明650041；2中国有色金属工业昆明勘察设计研究院云南昆明650051）

按照均匀布点法选取邯郸地区30个代表性场地，收集了52个钻孔的1396组剪切波速实测资料。统计分析了剪切波速在70m深度内的分布范围及其变化规律。采用①Vs=a+bH、②Vs=a+bH+cH2及③Vs=aHb三种模型对剪切波速随深度的变化规律进行回归分析,得到三种模型的相关系数，并计算了拟合优度R2。对比分析得出邯郸地区剪切波速随深度的变化规律采用模型②Vs=a+bH+cH2拟合取得了良好效果。对工程实践中土层剪切波速的求取具有重要的参考和利用价值。

邯郸市剪切波速回归分析拟合关系式

剪切波速是场地土的一个重要动力学参数，是工程建设中评价地基土类别、判定土体物理力学指标、场地土液化及重要依据之一[1-5]。文章研究了邯郸地区34个场地66个钻孔的剪切波速，统计回归分析得到不同场地剪切波速随深度变化的模型关系式，为邻近场地剪切波速的获取提供了重要的指导作用。

1　研究区岩土工程地质条件

邯郸地处太行山余脉东麓与华北冲、洪积平原的过度地带。地势整体东高西低，呈阶梯状下降，逐次表现为山地、丘陵与平原，高差悬殊，海拔最高1898.7m，最低32.7m，相对高差1866m,总坡降为11.8‰。中部被北东走向的邯郸大断裂划分成两类地质结构。东侧主要是冲洪积形成的平原区，地势较平坦。但滏阳河在长期的河流作用过程中，多次改道，河水泛滥频繁，使得本区的沉积物呈现交错分布；西则以洪积平原为主，该处位于邯郸大断裂之上盘，所受剥蚀作用明显，微地貌差异性变化较大，多见垅岗、冲沟分布，地势大平小不平[6]。

研究区位于丘陵区与平原区的过渡地带。西部主要表现为丘陵地貌，而东部则表现为平原地貌。邯郸地区地层发育比较齐全，除志留系和泥盆系外，太古界至新生界皆有出露。西部山区底部为太古界结晶基底，其上长城系至下三叠系为广阔的海相沉积及海陆相交互沉积，厚度不大且较稳定；东部为第四系覆盖区，第四系沉积厚度较大，可达上千米，具有内陆断陷盆地的沉积特征。土层结构较简单，包括粉质粘土、粘土、粉土、砂性土及卵石等地层。

2　剪切波速测试

据波动理论可知，

剪切波速度

纵波速度

模量等参数用以下公式表示

式中Vs和Vp分别为剪切波速度和纵波速度；G为剪切模量；λ为拉梅常数；ρ为质量密度；E为杨氏模量；υ为泊松比。因此，通过测量土层波速，利用以上公式变可以求出微应变下土的模量和泊松比等参数。

土层波速测定有反射波法、折射波法、表面波法、单孔检层法及跨孔检层法等多种方法。研究的52个钻孔的剪切波速采用单孔层检法测定，这种方法简单易行，又能节省工程投资、人力和物力。其基本原理是在地面激发震源，并由激发点的检波器和孔内波动信号接收点的检波器同时接收震源信号，计算出两个拾振器接收到信号的时差，再据震源与拾振器间的距离，便可得出振动波在地层中传播的平均速度。

3　土层剪切波速的统计与回归分析

3.1剪切波速的分布范围

通过对邯郸地区52个钻孔1396组剪切波速资料进行统计分析，发现邯郸地区剪切波速随深度的变化极具有规律性。当土层埋深在10m以内，剪切波速值主要在100～200m/s；当土层埋深在10～20m，剪切波速值主要在150～300m/s；当土层埋深在20～30m，剪切波速值主要在250～400m/s；当土层埋深在30～40m，剪切波速值主要在300～450m/s；当土层埋深在40～50m，剪切波速值主要在350～500m/s；当土层埋深在 50～60m，剪切波速值主要在450～550m/s；当土层埋深在 60m～70m，剪切波速值主要在500～650m/s。