隨著我國城市建設(shè)步伐加快,加強(qiáng)了對(duì)地下地質(zhì)信息的依賴。各類建設(shè)項(xiàng)目前期對(duì)地下地質(zhì)及人工建筑信息需求不斷豐富,加大了對(duì)地下信息探查的投入。使得各種探測方法不斷引入,縱觀各類物理測試手段在城市地下信息探查應(yīng)用中,都存在一定的局限性(這些局限性主要是受城市探測條件的影響),至使探測結(jié)果總不能夠滿足設(shè)計(jì)要求,多數(shù)項(xiàng)目只能邊施工邊變更設(shè)計(jì),使建設(shè)項(xiàng)目造價(jià)不斷提高,由此市場需求一種更適合于城市地下前期勘查方法。
觀測、研究地震波在巖土中的傳播速度的工程地震勘探方法。人工激發(fā)的地震波(縱波、橫波和面波)在巖土中的傳播速度與巖土的形變有直接關(guān)系,傳播速度的大小,特別是橫波速度的大小反映了巖土的狀態(tài)、結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)。只要測得巖土的縱波速度vp、橫波速度vs和密度ρ值,即可計(jì)算巖土的動(dòng)彈性模量Ed、動(dòng)剪切模量Gd、動(dòng)壓縮模量Kd和動(dòng)泊松比舶μd
不少學(xué)者還用vp,vs值與巖土的主要物理力學(xué)參數(shù)建立相關(guān)關(guān)系,因而,可以通過波速測試間接得到這些參數(shù);或直接用巖土的波速值來評(píng)價(jià)巖土的物理力學(xué)性質(zhì)和強(qiáng)度,評(píng)價(jià)地基加固效果。
20世紀(jì)80年代末,工程地球物理勘探界利用先進(jìn)的地震波層析成像技術(shù)對(duì)巖體進(jìn)行全面細(xì)致的質(zhì)量評(píng)價(jià),圈定地質(zhì)異常體取得顯著效果,為波速層析成像技術(shù)開拓了新的前景。
波速測試常用的方法有:地面直達(dá)(折射)波法、單孔法、跨孔法和瑞雷波法。
(1)地面直達(dá)(折射)波法。在地面、探槽、坑道等巖土露頭上,激發(fā)、觀測直達(dá)(折射)波中的縱、橫波在巖土中的傳播速度。觀測方法有:剖面法和透視法。利用傳播時(shí)間和距離計(jì)算巖土體的縱、橫波速度。橫波激發(fā)和接收是測試結(jié)果質(zhì)量的關(guān)鍵,即:橫波激發(fā)方向應(yīng)與橫波傳播方向垂直,接收橫波檢波器的最大靈敏度軸與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向一致。直達(dá)波法使用的儀器設(shè)備有大錘或其他震源、檢波器、淺層地震儀(見工程地球物理勘探儀器)。
(2)單孔法??梢栽阢@孔附近地面上用叩板法激振,孔內(nèi)不同深度處用三分量檢波器接收縱波和橫波;也可以在孔內(nèi)不同深度處用爆炸或井下剪切波錘激振,在鉆孔附近地面用三分量檢波器接收縱波和橫波。用傳播時(shí)間與路程之比計(jì)算各層縱波和橫波速度。單孔法使用的儀器設(shè)備有井下剪切波錘或其他激振設(shè)備、三分量檢波器和淺層地震儀。
(3)跨孔法。用井下剪切波錘或其他激振設(shè)備在一孔內(nèi)激發(fā),用井下三分量檢波器在另一孔或多孔內(nèi)接收縱波和橫波。用孔間距與到達(dá)時(shí)間之比計(jì)算地層的縱波和橫波速度。對(duì)于每個(gè)測點(diǎn),震源與檢波器應(yīng)位于同一地層內(nèi),鉆孔間距的選擇應(yīng)以確保每一個(gè)測點(diǎn)能獲得同一地層的直達(dá)波。測試前必須測井斜??缈追ㄊ褂玫脑O(shè)備有井下剪切波錘或其他激振設(shè)備、井下三分量檢波器和淺層地震儀。
(4)瑞雷波法用激振器在測線的一端施加某一頻率Fi的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)迫振動(dòng),離激振器不同距離分別埋設(shè)兩個(gè)檢波器接收瑞雷波。以其中一個(gè)不動(dòng)的檢波器為參考點(diǎn)(Di),并由近及遠(yuǎn)地移動(dòng)另一檢波器(Di),使兩者之間的距離等于一個(gè)波長λi。改變激振器的頻率,重復(fù)上述步驟,測量不同頻率的瑞雷波波長,則不同頻率的瑞雷波傳播速度Vri可由頻率與波長的乘積獲得,即Vri=Fiλi。利用面波的頻散特性研究軟弱地基的振動(dòng)特性和對(duì)地基處理的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測;也可用Vr=K1Vs來換算橫波速度Vs,式中K1是與介質(zhì)泊松比 μ有關(guān)的常數(shù)。瑞雷波法使用的儀器設(shè)備有激振器、檢波器、放大器和示波器。
隨著我國城市建設(shè)步伐加快,加強(qiáng)了對(duì)地下地質(zhì)信息的依賴。各類建設(shè)項(xiàng)目前期對(duì)地下地質(zhì)及人工建筑信息需求不斷豐富,加大了對(duì)地下信息探查的投入。使得各種探測方法不斷引入,縱觀各類物理測試手段在城市地下信息探查應(yīng)用中,都存在一定的局限性(這些局限性主要是受城市探測條件的影響),至使探測結(jié)果總不能夠滿足設(shè)計(jì)要求,多數(shù)項(xiàng)目只能邊施工邊變更設(shè)計(jì),使建設(shè)項(xiàng)目造價(jià)不斷提高,由此市場需求一種更適合于城市地下前期勘查方法。
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