上海地区场地剪切波速的特征分析

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1、20 05年第2期上海地质ShanghaiG eolo盯上海地区场地剪切波速的特征分析高飞孙小刚(上海岩 土工程勘察设计研究院,上海2 00 0 0 2)通过对上海地区场地剪切波速资料的统计分析,较深入地探讨了上海地区场地剪切波速在lo om深度内的分布范围及其变化规律,可在工程实践中参考使用。剪切波速;深度;统计分析。言源到各测点 的旅行 时间;a*为 波人射到孔壁的夹角。我院现场剪切波速测试也采用了下孔法,采用宽木板上压重物作为激振板,利用铁球摆动的回复力对板进行水平冲击。上海地区土层孔壁稳定性一般较差,在进行下孔法测试时,为使检波器和土层更好地祸合,使用内径7 6m m一8 5mm、壁

2、厚6m m-7m m的硬聚氯乙烯塑料管,塑料管与孔壁之间的间隙采用灌砂或灌浆填实。使用的检测仪器是武汉岩海工程技术有限公司研制生产的R s一1 6 1 6K型6通道工程检测仪。为准确获取上海地区剪切波速的统计特征,作者共选取分布在上海地区3 2个不同地段的共65个钻孔,总进尺约3 888m,详见表l。要如前摘关1土的液化现象、土体变形、裂缝和失稳,它们都与土体状态,特别是与土 的剪切刚度或剪切模量联系的动力应力应变关系和抗剪强度特性有关,而剪切波速又与剪切模量的平方根成正比。因此,剪切波速就成为土工抗震 中的一个重要物理量。本文通过对分布在 3 2个地点的 6 5个钻孔(其 中大部分钻孔深度在

3、 7 5m一1 00m左右)的剪切波速资料进行统计分析,进而得到上海地区软土剪切波速的统计特征。2现场土层剪切波速测试在进行现场土层波速测试时,最常用的方法是P一S速度检层法。这是一种在钻孔 内固定拾振器进行波速测试的方法。根据激振和拾振位置的相对关系,P一S速度检层法可 以分为上孔法、下孔法和 跨孔法三种了。跨孔法理论上讲精度高,但是,由于钻孔不可避免的存在不同程度倾斜,实际上测试精度并不高,而且跨孔法需同时提供两个钻孔,所需费用大。相对于上孔法和跨孔法,下孔法费用低、方法简单、操作方便、结果能够满足工程需要,在现场测试工作中得到了广泛的应用。在工程应用中,S波的测试主要是测SH波,因为SH

4、波具有一个重要的特性,即当振源的激振方向相反时,其振动波形的 初至相位产生反相。利用这个特性可以判定记录波形 中的SH波的初 至,正确判断了SH波的初至,就可以确定波的传播时间,采用下式计算波的速度4:Vi=hi/(t1e o sa;一ti_,e o soi_1)(1)式中hi为测点间(或土层)的厚度; ti为波由振3土层剪切波速统计分析3.1剪切波速的范围上海地区剪切波速分 布范围见表2。由表2可见,上海地区剪切波速极有规律性,当土层埋深 2 0m以内,剪切波速值主要在10 0而s一20 0而s范围内;当土层埋深2 0m一3 0m,剪切波速值主要在巧0耐s一2 50而s范围内;当土层埋深 s

5、 om一6 0m,剪切波速值主要 在20 0耐s一35 0耐s范围内;当土层埋深60m一90m,剪切波速值主要在30 0而s一40 0而s范围内;当土层埋深 9 0m一r oom,剪切波速值主要在350I n /s一4 50m /s范围内。修改日期:2005一04一20第一作者简介:高飞,男,197 8年生,硕 士研究 生,工程师,目前从事岩土 工程测试工作。2 8上海地质Sha nghaiG eolo群总第9 4期表1剪切波速资料来源情况T ab.1So ur ceo fshea rwa vev elo eit yda ta序号工程名称长宁商城钻孔数钻孔深度/m进尺/m9 01 5 71 3

6、 05 01 6 04 09 5 9 51 9 06 02 6 01 5 72 0 04 0 4 01 0 0 1 6 D2 0 85 81 0 81 2 0 1 7 4 1 4 01 7 3巧9 91 2 0 1 0 09 01 5 92 0 06 023456789l0lll2l3l4l516l7l8l9202l2223242526272829303l32虹桥商贸中心强生古北花苑申凡苑住宅楼北外滩世茂酒店地铁4号线老西门新苑西藏南路68 8号地块巴斯夫亨斯迈工程遭径HYCO一1项目越洋广场阂行商贸中心2 01 0年上海世博会园区奥特斯(中国)厂房奥特斯厂房巴鼎房地产哈瓦那中心合生国际大厦黄

7、山中学克虏伯厂房陆家嘴金融贸易区X 2地块民生路、杨高中路某地块浦东国际机场跑道场区张江高科技园区某地块上海新长征花苑松江MLCWa f erPab工程长峰酒店大宇商务中心上海铁路南站站房建筑太平洋广场中房置业办公楼中环线邯郸路地道表2地点长宁区长宁区长宁区奉贤区虹口区黄埔区黄埔区黄埔区金山 区金山区静安区阂行区浦东新区浦东新区浦东新区浦东新区浦东新区浦东新区浦东新区浦东新区浦东新区浦东新区浦东新区浦东新区普陀区松江区徐汇区徐汇区徐汇区徐汇区徐汇区杨浦区907 7一8055一7537一438 02 09 59 532453 O801( X)77801o o2 0201o o8010 41820

8、5980一94702 08588l5991o o1209 079一801o o20Tab.2上海地区剪切波速分布范围(而s)D istr ibutiono fVsinShang hai r egion埋深/ml一1011一2021一303 1一4 04 1一505 1一6 ( )61一7 07 1一8081一9091一l0 ( )平均值1371582 222672 963 1433034 43 693 86最小值35 729940 858 14134155( X )5885( X )476最大值709 11411811921431782 1727 7313标准值29.727.637.54 3.

9、5科.445.54 4.549.236.230.7变异系数0.2 170.1750.1690.1630.1500.1450.13 50.1430.0 980.0 79众值范围l( X )一2( X )100一2( X )150一25020 ( )一3( X )2( X )一3 502( X )一3503( X )一4( X )3( X )一4( X )3( X )一40 ( 3 50一450百分比90.792.984.374.587.380.374.08 1.984.486.020 05年第2期高飞等:上海地区场地剪切波速的特征分析3.2剪切波速沿深度的变化规律式中a、b为系数,H为土层埋深,

10、单位:m。很多现场实测资料表明,剪切波速沿深度的变对深度在 7 5m一lo om之间的 3 0个钻孔资料拟化规律符合指数或对数规律了,对于上海地区选取合得到的系数值列与表3。上海地区系数a、b与相如下指数形式:关系数的平均值分别为7 1.6、0.36 2、0.770 0V。=aHb(2)表3剪切波速沿深度变化拟合曲线系数a、b值T ab.3Pa r ameteraa nd b f ore ur vef ittingo fVswith depth钻孔123456789107 1.560. 35307 7.0 9 0.35 5567.700.37207 1.科 0.358979.030.34 37

11、78.630.3 50 971.1 176.0 9 0.33 3675.以 0.34740.36以74030.3 68 1相关 系数0.77370.826 60.832 30.7 5240.79150.77360.76100.6 7840.7 1330.7836钻孔a76.5672.9970.1573.2372.7953.2089.9 260.9 862.3554.690.340 40.35010.365273O.0.34570.4 1 130.30540.4 1950.408 10.434 0相关 系数0.734 70.67科0.66 ( )70.6 2590.6 4970.910 20.7

12、3760.758 40.7 7750.86 21钻孔a66.2580.8086.7563.8358.2 16 7.1379.6156.3 886.1 174.100.376 00.34 160.32210.34 920.38200.36 820.33970.43660.31340.36 65相关 系数0.839 30.61650.6 3370.87 230.93460.906 40.6 4740.86 650.8 30 20.8475本文给出的土层剪切波速与土层深度之间的经验关系,是基于上海地区不同地段 的测试资料建立的。这些地段的土质条件在上海有一定的代表性。对于 土质条件相近的地段,采用本

13、文给出的经验关系预测土层的剪切波速是可靠的。4结束语目前,上海市一般工业与民用建筑抗震设计都要按7度设防,剪切波速是土工抗震中的一个重要物理量。本文通过对上海地区6 5个钻孔剪切波速测试的统计分析,得到上海地区剪切波速在lo om深度范围内的特征如下:(l )上海地区剪切波速极有规律性,当土层埋深ZOm以内,剪切波速值主要在10 0而s一20 0耐s范围内;当土层埋深2 0m一3 0m,剪切波速值主要在150I n /s一250I n /s范围内;当土层埋 深30m一60m,剪切波速值主要在20 0耐s一35 0而s范围内;当土层埋深6 0m一9 0m,剪切波速 值主要在300耐s-4 00而

14、s范围内;当土层埋深9 0m一lo om,剪切波速值主要在35 0耐s一4 50耐s范围内。(2 )上海地区剪切波速沿深度的变化规律符合指数规律vs=aHb,对深度在75m一som之间的30个钻孔资料拟合得 到的系数a、b的平均值分别为71.6、0.362。本文得到了上海岩土工程勘察设计研究院检测站领导及动测室同事们的热心帮助,在此一并致谢!参考文献1汪闻韶.土工抗震减灾工程中的一个重要参量剪切波速J.水利学报,19男,(3):50一59.【 2 周锡元,王广 军,苏经宇.场地土层设计地 震【M.北京:地震出版社,199 1.【3刘 明贵,郭铁栓.RSM仪与场地 剪切波速 测试技术 【J.岩土

15、力学,199 4,15(l):5 7一6 4.【4刘曾武.弹性波速度的现场测试的方法和技术M.北京:地震出版社,198 9.(下转第3 6页)36上海地质Shanghai Ge olog y总第94期由于篇幅关系,这里就不说明了。5结束语本文利用Micr os of tAc ce ss创建数据库,利用O D BC数据源管理建立数据源,利用VC+6.0进行数据字段的绑定,在主对话框中分别显示工程基本信息、土层资料、桩基参数、预算信息等数据。系统具备增加、删除、修改记录与数值运算等功能,所建立的记录查询功能在有较多记录时更具有实际意义。除了主界面,系统还包含“房产公司界面”和“施工单位界面”来显示

16、不同数据,不同界面间可以自由切换。本文还利用安装、帮助等制作软件,编制了“桩基工程数据管理系统”应用程序的帮助文件及系统的安装版,所建系统可以方便地在不同计算机上运行,对桩基工程数据资料的归档、分析方面有较强的实用意义。参考文献 l 求是科技编,V is ua lC+数据库开发技术与工程 实践【M,北京:人民邮电出版社,2X吟.1:1 6。2 美p r ie eJ著窦芳等译,visua lC#.NE T从人门到精通【M,电子工业出版社,20 03.3:第二部分V is ua lc+与数据库管理:9一15,55一75,55一92。【3伍俊良,V i s ua lC十 十课程设计与系统开发 案例【M,北京:清华大学出版社,20 02.1 1:3 3一3 6,6 3一9 3,10 6。【 4 高大钊主编,士力学 与基础工程【M,北京:中国建筑工业出版社,19 98.9:5一24,2 73一27 5。【5应高飞,中美大厦桩基工程剖析【J,福建建筑,20 ( 刃年增刊(总第7 0期):7 1一73。