岩土工程勘察中现场波速试验运用分析

文／柳莉 蚌埠市勘测设计研究院 安徽蚌埠 233000

引言：

在不同地区开展建筑工作时，需要分析该地区的土质情况，需要明确岩土层的明确性能，而不同岩土层的弹性具有不同的特征，可以通过弹性波速进行分析，能够通过弹性波速等相关参数，反映土层的弹性特质。钻孔剪切波速测试就是采取有效的方法测量不同地区岩土层的传播速度，计算动力参数并分析场地类别，由此判定岩土层的工程性质，为后续工程设计和工程施工提供了准确的数据支持。

1.工程概况

为有效判定岩土土质，本文对该工程进行了详细的分析，开展波速测试，进行现场岩土工程勘察工作。该场地地貌经前期勘察，地势平坦开阔，场地地层岩性具有如下特点。首先，该地区场地地层岩性多为粉质黏土，呈黄褐色，稍湿，厚度约十米左右。同时，该场地还有风化岩。同时，该地区还有风化残积土，主要由粘性土构成，较为松散，在该区域分布较多。因此，本次波速测试以该地区岩土性能为基础，开展了岩土工程现场勘查工作。

2.波速测试原理

在采用现场波速试验时，需要结合因地制宜的原则，开展岩土工程现场勘察。当固体介质受到外力冲击。当岩石固体介质受到外力影响时，就会导致固体介质发生了一定的变化，受到外力作用产生了形变，而作用于固体介质的外应力逐渐消失后，应变和应力也会逐渐失去平衡。那么在后续测验时，就可以通过弹性波的方式向介质中进行传播，由质点依次向周围扩散。这种弹性波的成分较为多元化，分为多种类型，根据不同的传播切点，还可分为水平分量、垂直分量等，在不同表面传播时，也可分为瑞雷波和拉夫波等。因此，根据弹性波在各种介质中传播特征和传播速度的区别，可以开展现场波速试验。在开展现场波速试验时，通常需要采用跨孔法、面波法，需要结合岩土工程的实际情况，利用多层体系进行多元方法的有机运用，直接检测不同深度岩石土层的波速特征。如果土层软硬变化逐渐增大或者层次较少，也可采用单孔法[1]。

2.1 震源设备

震源在使用时要求产生较大的能量，稳定性和安全性较好，能够有效的在开展岩土工程测验时，根据不同的岩土类型分为冲击震源和稳态震源。在具体操作时，也可以根据不同岩石的性能，采取落重、敲击板、爆炸、电火花等多种形式，开展试验环节。稳态震源在实际操作过程中能够通过机器设备通过电磁式进行整理。而我国在采用单孔剪层法时，也可采用敲击板的形式，明确岩土层的性能，进行弹性波测试，将弹性较好的木板及时放在指定位置，明确弹性木板与岩土的距离，让弹性木板和地面能够具有充分的接触表面积，并在木板上覆盖重物，用木锤敲击或铁锤敲击的方式及时敲击木板两端，让木板能够与地面产生预应力，让地层在接收力的传导过程中产生剪切波。工作人员在这一过程中，要及时记录地表的变化情况，及时记录相关参数的变化数值，并记录波形。这种方法得到的数据类型较为简单，易于识别，为后续工作人员分析提供了一定的帮助。

2.2 测试仪器

工作人员首先要采用专业的测试仪器，根据实验要求明确仪器种类。在采用单孔测试法时，配备三分量检波器和地震仪，并根据岩土情况进行设备安装，将检波器和三分量检波器同时安装在密封的钢桶内，并明确检波器的安装方向，接收岩石发出的纵波，而其它水平方向的检波器就可以直接接收横波，明确不同检波器的实际使用性能。同时，采用地震仪能够有效的优化检测试仪器的性能，增强信号传播接收能力，突出有效信号，降低周围自然环境或人为因素对声波的干扰，降低周围噪声，保障接收声波的稳定性和准确性。并且，目前我国市场上地震仪的型号较多，在实验时需要选择信号增强功能较强的地震仪，满足后续现场勘察中波速测试的实际测试要求。

2.3 测试方法

在开展岩土工程现场勘查时，也要明确具体的测试方法，要进行现场测试，及时的采用单孔法波速测试，进行这些设备的有效连接。将检波器放置孔底后，及时收集地面传上来的声波，并用气筒充气固定检波器，让检波器能够及时的接收岩土传回来的横波，并紧贴孔壁。工作人员要在地面用木锤或铁锤，及时敲击木板两端，让敲击所产生的横波能够通过地层及时传播到检测点，让水平接波器、检波器能够及时接受横波信号，并经传感器送入地震仪，进行声波数据的储存记录，并将声波记录放大。其次，工作人员也要明确测试点的间隔距离，要根据岩土地层界面的实际使用情况，明确测试点的点位，明确测试点距离，并对界面处的测试点进行重复测量。通过重复测试的方式，能够有效的保障电缆信号传输的准确性，也能够防止电缆或细钢丝绳弯曲，能够切实的保障测试结果的精准性，便于后续追踪剪切波，保证了数据的真实准确，为后续数据分析工作提供了准确的支持[2]。

2.4 资料测试方法

在测试完毕后，也要及时对横波、纵波数据进行分析整理，明确资料分析方法。首先，要根据波形类别进行数据识别，明确纵波和剪切波，并有效的根据声波信号判断纵波和剪切波的初始点位，明确声波传播速度、频率、振幅等在波形记录仪上清晰的体现出来，明确纵波序列，明确纵波振幅突然增大的具体点位，分析剪切波序列。其次，通过对声波进行数据整理分析，也能够发现在不同界面点所获得的声波信息是具有明显的区别，需要及时的根据不同点位的测试情况测定剪切波到达时间，并根据岩土反馈的声波特点，求出各层剪切波的具体数值，明确纵波的相位以及工作人员后续敲击木板的方向。只有采用资料整理法对数据信息进行详细的对比分析，才能够明确检波器所测试的声波性能。只有在检波器发生改变时，才会出现纵波相位相反的情况。此外，在对波速进行对比分析后，工作人员也要采用公式进行波速计算，要明确单孔法的操作原则，明确孔口的距离，并计算垂直距离和斜距，明确计算公式进行对比分析。

3.岩土工程分析

岩土工程现场勘察工作具有十分重要的现实意义。岩土工程的地基土的性能和类型将会直接影响岩土工程的稳定性，周边的环境条件也会直接影响岩土工程的工程风险。如果周围环境多，边坡建筑地形起伏大，那么对后续岩土工程的建设效果将会产生不利的影响，并且现存边坡已经存在，对后续岩土工程建设的施工效率也会造成一定影响，造成不便。因此，在实际施工过程中，应该制定专门的工作方案，需要对当地地质条件进行详细的分析，需要提高原土地的承载能力，并明确岩土工程的实际使用情况，明确勘察方法，切实的优化岩土工程的性能。比如，安徽某岩土工程在施工过程中，出现了岩土工程高边坡塌方现象，为有效保障施工进度，保障施工安全，需要从整体出发，开展波速测试，对安徽该目标区域内的岩土性质进行详细分析，明确了边坡高度。根据地质勘察报告分析该地区边坡的岩土性能，分析该地区存在较多的风化残积土，存在局部砂岩特征，因此需要在边坡进行稳固处理，开展挖坡工作。

首先，要根据实验参数进行对比分析，对岩土场地的稳定性和岩土工程的抗震稳定性能进行详细的评价，明确岩土工程场地内地层的分布情况，分析岩土工程自身的安全性。如果在进行数据分析过程中发现没有剧烈的参数变化，在可控数据范围内，则没有不良工程地质现象，属于稳定性的岩石工程场地，场地的类型为软层地基，则可以由此分析岩土工程的抗震性能，将该地区设置为抗震有利地段[3]。

其次，在测试岩土工程稳定性后，也要对岩土工程的地基土进行评价分析，明确地基土的构成，分析岩土工程地基的稳定性和安全性，明确地基土土层压缩系数，并进行系数对比分析，要测量岩土工程地基土的承载能力，如果岩土工程地基土承载能力较差，则不可以做建设高层建筑，在后续使用时也需要进行多次的岩土地基维护工作，如果岩土地基的承载能力较强，那么可以作为商业用房的天然地基础，具有较强的承载能力和支撑能力。同时，在进行地基土评价时，也要明确岩土工程地基土的压缩性能，分析岩土工程地基的土质，如果为可塑状质、粉质粘土，则土层压缩系数则在可控范围内，属中等偏低压缩性土，具有较强的承载能力。如果分析岩土地基，地基土构成中存在硬塑状粉质黏土，则属于中低压缩性土，在后续建设岩土工程时具有明显的优势。地基具有较高的承载能力，能够保障建筑工程的稳定性和安全性，在后续岩土工程投入使用时，也能够具有较高的使用价值。在分析地基施工工程中，如果存在风化残积土，这类岩石为软岩，基本质量等级较高，可以作为高层建筑的地基土，岩土工程稳定性较强。

在分析地基土类型后，也要对岩土工程类型进行分析，明确岩土工程的实际使用性能。如果地基土存在粉质黏土，则地基具有较强的承载能力，在新建基础工程时，可以建设商业用房，也可以建设独立的支撑性的建筑，岩土工程稳定性较强。其次，如果地基土中存在片阀结构，则可建设地下人防车库，具有较强的支撑能力。在建设地下人防车库时，要明确桩基础的建设位置，明确基础的设置深度，并明确基底部位，明确地下水位高，考虑强降雨天气下的排水情况，并进行桩基础设计，以桩基础作为主要的支撑力，建设小高层住宅，并继续发挥桩基础的优势，以强风化岩石做桩基础的主要支撑力，建设预应力管桩，在桩基础设计施工时，也要考虑桩基础自身的厚度，如果桩基础周围存在软弱土层，也应该及时计算桩基础的承载能力，并有效计入桩基摩擦阻力，分析填土工程建设时的参数情况，在后续使用时保障岩土工程的安全性和稳定性。

此外，在新建岩土工程基坑工程时，也要分析基坑工程的重要等级。如果地基基础设计等级为乙级，则基坑工程开挖面积较大，需要明确基坑工程的开挖深度，地下水位较高，则基坑工程的施工条件越复杂，对后续施工的影响因素较多。因此，也需要根据实验参数结果，对比岩土工程勘察规程，分析基坑工程的安全等级，并考虑基坑开挖后的实际施工情况，减少软土地基对建筑物的影响。要提高岩土工程的安全性和稳定性，实现预期的建设目标[4]。

在开展岩土工程现场勘察工作时，也会存在一定的问题，需要工作人员进行具体的分析，比如取样不规范，取样是开展岩土工程勘察工作的基础，取样不规范将会直接影响后续数据分析的准确度，因此需要工作人员结合工程实况，结合工程实际进行取样。在钻孔过程中，工作人员也会采用水加快钻孔效率，那么为了有效的提高取样的效率和便利性，也需要根据严格技术规范开展钻孔操作，要保障土样结果的精准度，现场勘查人员也要重视取样工作，并对样品进行合理保存，要切实的保障样品的准确性、密封性，让后续分析结果能够更加客观，更加准确。其次，在进行实验时也需要保障仪器设备的先进性。我国岩土工程勘察工作起步相对较晚，许多设备是早期引进的设备在长时间的使用下已经出现了老化、磨损等问题，一些设备逐渐落后，就在一定程度上也会直接影响实验结果的真实性和准确性。并且部分实验单位为了进一步的节约成本，在设备更新时也没有全面更新，选取了便宜的设备开展勘查工作，在后续测试过程中，设备超负荷运转，设备质量难以保障，难以保障测量结果的真实性，也会直接影响实验结果，因此也需要取样人员进行重视，并且在进行岩土工程现场勘查时，也要对实验操作进行详细分析。要严格按照操作规范开展实验操作，不能够随意开关仪器设备，也不能够在未达到终止条件时就停止了实验过程，要严格的保障实验结果的真实性和准确性，防止在后续岩土工程勘察时出现严重的问题，并且工作人员也要积极的利用新的信息技术，要不断的发挥先进技术的优势，定期对现场勘察人员进行专业的技术培训，让勘察人员能够具备扎实的理论基础，明确各种仪器的实际使用过程、操作流程，确保每个勘察环节的真实性、科学性和专业性，确岩土工程勘察工作能够有效进行，切实的实现预期的实验目标[5]。

4.波速成果的运用

在结果分析时，要明确岩土工程实验中的成果表的主要构成元素，包括工程名称、钻孔编号、物理性质指标、实验参数、剪切实验等多种内容，这些数据为后续分析岩土工程稳定性、分析地基土类型具有十分重要的作用，能够通过数据对比分析回弹指数、压缩指数等，在后续岩土工程实验中能够具有明确的使用优势。在成果表当中，工程的名称以及工程的提交日期，能够有效的结合工程概括的实际情况，结合岩土工程的具体勘察报告进行对比分析，准确的核对建设单位所提出的工程信息，并且能够及时的将岩土工程的钻孔编号和土地性能，与勘察报告相对比，形成相对完善的勘探点观测表，在后续施工时就能够以该表为基础，明确实施情况，明确设计方案，准确的提供施工图的勘察工作，以便在后续施工时出现数据偏差，严格的保障岩土工程建设的安全性和准确性。其次，地质的物理性质主要包括岩土地基的类型指标等，能够按照计算公式得出物理性质的真实数据，能够通过数据的对比和分析，准确的反映岩土工程地基的物理性质和性能，是基本的岩土工程测量数据。同时，该数据也能够有效分析岩土工程区域内的土样类型，分析含水量的具体差别，明确具体形态，形态可以是流动的，也可以是固体或半固体，通过对比分析，能够在后续测定土样性能方面提供一定的参考[6]。

根据相关规定，对土样的土质类型进行编辑和分析，在轴向排水条件下明确岩土工程的变形预应力，能够通过数据对比的方式明确岩土工程的实际压力值以及变形时间，并通过二者的相互关系计算出各项具体的数据和指标。在后续进行岩土工程勘察时，就能够通过计算升降和变形参数，为后续的岩土工程建设工作提供有效的原始数据支撑，提高了各土层的承载能力和软土地基的负荷能力，保障岩土工程的稳定性和安全性。土体破坏通常是受到剪切预应力的影响，也会受到人为等多种因素的影响。如果土体的土坡丧失了稳定性，就会造成岩土工程周围陆地毁坏，出现了边坡、滑坡甚至是岩土工程坍塌等事故，出现了严重的安全问题，严重的威胁了社会群众的生命财产安全。因此，通过开展现场勘查工作，也能够明确岩土工程抗剪强度，明确岩体工程的稳定性能，通过土体破坏运用力测验，明确岩土工程破坏的极限能力，并进行数值对比分析，明确剪应力。三轴剪切实验主要是对细粒土质的抗击程度进行对比分析，而土中的空隙具有连续性质，能够有效的将其作为岩土工程主要的构成材料，能够在进行岩土实验时减少水量和热量损失，提高建筑工程的经济收益，满足岩土工程的建设目标。

此外，工作人员要积极的采用先进的科学技术，充分发挥科学技术的优势，在数字时代下建设智慧数据管理平台，明确岩土工程勘察的数据结果，并进行数据结果的对比分析，将数据信息及时的输入到智慧数据管理平台，明确设计框架，构建完善的信息处理系统，对关键核心数据进行对比分析，进行多元化数据的管理和应用。其次，勘察工作会涉及到多个工作环节，在现有岩土工程勘察记录工作中，工作人员也要明确地质勘察软件的应用优势，要提高地质勘察工作的优越性，提高占有率，并逐步地提高地质勘察工作的实际使用性能，突破工作难点，进一步的实现数据成果的有效运用。

结语：

综上所述，单孔检测法是目前我国使用范围较广的现场波速测试方法，能够有效的从整体出发，坚持因地制宜的测试原则，对岩土工程进行现场勘察，具有十分显著的应用优势。通过上述分析，明确了现场波速测试的方法、仪器设备成果分析方法等，能够结合工程实况进行具体分析，判定地基的类别，明确岩层的弹性系数，因此在后续新建岩土工程时，就能够提供一定的帮助，进一步的提高岩土工程的稳定性和安全性。