岩土工程勘察剪切波速测试技术分析

2020-02-15姚婷婷

建材与装饰 2020年33期

姚婷婷

（陕西工程勘察研究院有限公司，陕西西安 710068）

0 引言

在我国的工程领域中，地上、地下中的各类工程被统称为土木工程，而土木工程涉及岩石、土壤等部分的被称为岩土工程。对于岩土工程来说，在我国行业领域中有着企业数量多但是规模小众的特点，由于岩土工程在土木工程中的应用，可以帮助土木工程在施工之前对环境进行有效的勘测，了解到施工过程中可能出现的问题，提高了工程的效率，在目前来看，我国加大了对岩土工程上的投资，在未来的发展中，岩土工程还将在结构上进行调整，促进市场增长上的变化。岩土工程勘察是岩土工程中的重要环节，它的数据分析结果直接影响了工程是否可以顺利展开，其中的一些测试技术的应用也扩大了岩土工程勘察的技术范围。

1 关于岩土工程勘察

1.1 岩土工程勘察的特点

岩土工程勘察是指根据建设工程的要求，按照一定的方法对工程现场进行观察、分析以及评价的过程，从而根据勘察结果编制相关文件，判定工程施工过程中是否会遇到相关的阻力。对于岩土工程勘察来说，它的主要目的就是通过测试的方法和手段对当地的地形、地貌以及土质等方面进行研究，判断地基强度的稳定性以及土质的类型，从而达到为工程提供指导方向的目的。对于岩土工程来说，它具有一定的综合性，在勘察过程中需要涉及多方面的内容。包括工程现场的环境、气候以及人文等自然环境，判断泥石流、滑坡以及其他自然灾害可能发生的概率，明确土层的基本构造和类型，确定其中的安全隐患，对地下水的分布等信息进行具体研究。另外岩土工程勘察还具有一定的复杂性，需要运用工程地质调查、测绘、抽样以及各种测试技术。

1.2 西安市土层结构分类概述

对于西安市来说，它位于中国西北地区，依靠渭河与秦岭，属于渭河流域中部关中盆地地区，对于西安市的地貌地形来说，可以按照地址结构分为华北地台以及秦岭地槽褶皱带两个主要单元，以渭河平原作为其中的主要分界线，因此，形成了不同的地层结构。在西安地区，它的地层除了填土之外，地层厚度的主要结构可以分为黄土、粉土以及古土壤等，在不同地区有着不同的覆盖厚度范围，与工程地质单元以及环境和成因的不同有着具体的关系。由于土层剪切波速是测试土壤覆盖层厚度的重要指标，所以在岩土工程勘察中有着重要的作用。

1.3 剪切波速测试技术的应用现状

对于剪切波速测试技术来讲，根本上隶属于浅层勘探技术手段，通过较长时间的观察可以看出，该种技术方式能够促使最后人员获取到极高精确性的波速测试数据信息，更好地为接下来人员处理其他地质隐患提供巨大的支撑。这也就是当前行业人士更加青睐的主要原因。在岩土工程勘察过程中借助剪切波速测试技术手段，能够全面融入动力学参数计算以及场地土承载力计算等多个方面的信息，促使人员在极高的操作效率下，达到预期理想的操作效果。除此之外，在人员应用剪切波速测试技术环节当中，也能够体现良好的分辨率效果，尽可能控制好企业经济成本的投入量，像目前我国水利、建筑以及冶金等工程行业内，都对剪切波速测试技术提出更高的重视程度。

2 剪切波速测试技术在岩土工程勘察的主要方法

单孔测速试验是剪切波速测试过程中的主要方法，它的主要操作原理就是通过爆破、空气压缩枪以及弹簧发射装置等操作方式提供相应的振源，在岩土工程勘察过程中，主要采用的方法就是敲击板激振源的方法进行测试。敲击板激振源是指通过专业的测试设备，将其放置到平整的地面上，覆盖相应重量的物体，使木板与地面紧密接触，然后敲击木板两侧，就会对地面有一个水平方向的作用力，土层就会发出相应的剪切振动，设备可以接受到土层的信号，进而对剪切波速进行一定程度的测试。另一方面来说，在设备使用过程中，需要注意它的型号以及质量问题，保证可以接受到来自土层的微量信号，在敲击过程中，可以将土层浸湿来加大木板与土层之间的作用力。

3 剪切波速测试技术的具体分析过程

3.1 孔剪测试

在地基的分析以及剪切波速的测试过程中，主要的目的就是根据相关的参数范围计算土层中的剪切模量，从而对土层中的软土范围进行具体的了解，在剪切波速测试技术应用的过程中，孔剪测试是必不可少的环节。首先，对于剪切波来说，当它们穿越过地层后，会造成不同层面的折射和反射，并且是振动发生一定程度的位移，当剪切波仅在水平方面上移动时，便被称为是SH波，当在垂直方向移动时，被称为是SV 波，通过直达波的远离，在直接对地层进行孔剪测试的过程中，可以根据传播的距离以及所用时间，计算出相应的速度，从而为后续的土层分析提供有力的证据，在孔剪测试过程中，它的结果是相对比较精确的，而且可以通过波速测试仪等设备记录剪切波波形的变化，这对于岩土工程勘察工作来说有着一定的辅助作用。

3.2 钻孔技术中的注意事项

在剪切波速测试的过程中，首先应该对单孔或者跨孔的孔径有着具体的规范要求，根据现场环境计算孔径的范围，进而对钻头的直径进行更换，在钻孔过程中，对于孔壁的要求是比较高的，需要保持上下一致的特点，保证钻孔过程中的质量问题，尽量避免倾斜角度的产生，降低过程中存在的误差。其次，钻孔工作大多都是选择在白天进行，避免对周围环境和人们的生活产生一定的影响，可以考虑在交通比较拥挤的时间进行，减少噪声对人们的污染。另外，周围的场地也要保持一定的平整，避免在钻孔过程中发生塌陷等事故，保持套管与孔壁之间的紧密连接，增强钻孔过程中的稳定性。

3.3 测试技术中的注意事项

在人员开展测试环节当中，需要先对现场情况进行深入的调查，结合项目测试标准下，在等待测试的场地内实施钻孔处理，完成此环节以后，接下来还应该将三分量传感器进行有效的设置，在钻孔孔壁中，融合专业的设备加以固定处理。站在钻孔孔口大约1～3m 的位置上，人员需要将长方形木板进行合理的放置，将其当成振源，同时借助一定重量的物体，放置在木板上部分位置，做好测试之前万全的准备。在正式测试时，测试人员需要分别锤击木板的两端，使涂层中激发出压缩波和剪切波，之后根据三分量传感器中记录下来的质点运动时程曲线确定激发点与反相点。在现场测试过程中，应该注意仪器的使用情况，保证仪器处于正常的状态，在锤击的过程中要保证木板与土层之间的连接，它的紧密程度直接对波形的采集有着一定程度的影响，需要工作人员提前做好相关的工作，保证锤击过程中的干净利落，避免二次击打对结果造成的影响，避免土层表面振动的干扰。对于现场测试过程中木板的选择来说，应该尽量选择弹性或者韧性比较好的模板，在锤击的过程中可以在木板两端覆盖上铁皮，从而保证在使用过程中的稳定性，对于木板来说，在应用的过程中与土层的耦合直接关系到波形的采集情况，所以可以在放置木板的地方撒上一层砂子，对木板进行来回移动，对其进行摩擦，判断它的耦合效果。

3.4 测试结果应用

通过实际调查发现，在人员应用剪切波速测试结果过程中，相对来讲有着比较复杂的程序，当前行业人士在计算时，主要就是围绕地基承载力为核心，以此作为计算基础开展其他研究工作。大多数条件下，对于地基承载力而言，通常表现出了与工程现场波速测试结果之间联系的特点，在有着较快波速基础上，自然也就会得到极高的地基承载力结果，面对该种现状下，促使人员而可以直接开展实际的操作处理。但是相反情况下，如果有着较慢的波速，就会导致地基承载力出现相反的现象，面对较低的地基承载力现象下，人员在正式操作之前，应该先制定妥善的处理方案，保证地基承载力得以有效提升。除此之外，在我国现有的地基地质相关的标准体系当中，行业人士已经确定比较合理的相关要求，站在剪切波速下进行研究，如果此时超出了800m/s，可以确定岩石结构的地层性质；如果有着超出500m/s 的剪切波速，那么在其没有超出800m/s 范围当中，可以断定为岩石结构相对比较坚硬，在人员确定出施工现场岩石结构以后，在接下来其他环节的操作过程中，就需要人员根据实际现场各方面的条件下，进行灵活的处理以及应对。