導(dǎo)語：PS測(cè)井如何應(yīng)用于巖土地基勘探一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

在經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)的背景下，建筑行業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)出一片生機(jī)蓬勃之勢(shì)，為保證工程質(zhì)量，建筑地基勘察工作中越來越需要快捷、有效、簡(jiǎn)便地計(jì)算出巖土層的彈性力學(xué)參數(shù)，傳統(tǒng)的方法主要是靜力測(cè)試法，得出的參數(shù)為靜彈模值，然而這種方法測(cè)試設(shè)備笨重，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高，并且只能選擇少數(shù)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，難以對(duì)整個(gè)場(chǎng)地巖土介質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)做出總體評(píng)價(jià)，因此我們從彈性波測(cè)試方法出發(fā)，選擇ps測(cè)井技術(shù)進(jìn)行地基勘察，以適合建筑行業(yè)的需要。Ps測(cè)井是P波(縱波)、S波(橫波)速度測(cè)井的簡(jiǎn)稱，也叫波速檢測(cè)，屬原位測(cè)試范疇，它以巖土體的彈性特征為基礎(chǔ)，通過測(cè)定不同巖土層P波、S波的傳播速度，進(jìn)而計(jì)算出巖土體的動(dòng)彈性模量、動(dòng)體變模量、動(dòng)剪切模量、動(dòng)泊松比等多種巖土工程力學(xué)參數(shù)，據(jù)此判定巖土體的工程性質(zhì)，為工程設(shè)計(jì)提供可靠的科學(xué)依據(jù)。同時(shí)在工程地質(zhì)調(diào)查中，通過與地面淺層地震勘探配合使用，可大大提高地震資料的解釋精度；并且可提供斷層破碎帶、地層厚度以及折射波法難于探測(cè)的低速夾層等情況，因而被廣泛地用于解決工程勘探及水文勘探中所提出的地質(zhì)問題21。PS測(cè)井分為單孔法和跨孔法兩種，由于單孔法簡(jiǎn)單有效，所以工程上一般采用單孔法，本次勘察也是采取單孔PS測(cè)井方法。

1PS測(cè)井的原理

1．1基本原理

單孔法PS測(cè)井的原理如圖1所示，在地面某點(diǎn)S以錘擊激發(fā)木板產(chǎn)生地震縱、橫波，在井中深度為Z。、Z等位置擺放三分量檢波器以接收來自S點(diǎn)的波場(chǎng)信息。對(duì)原始波形，為計(jì)算平均速度，須把記錄時(shí)問換算成井口到檢波器的垂直入射時(shí)間。設(shè)z、Z：之間的波速為V，彈性波以這個(gè)速度從z沿井壁傳播到z：所需的時(shí)間為△t，則△t。與在z與z深度處所實(shí)測(cè)的記錄初至?xí)r間T、r2的關(guān)系式為p：對(duì)△t求和，則∑At。就是波從井口傳到深度為Z。+1處所用時(shí)間，用t．來表示，則巖層中某一深度z．+1處的平均速度為：V=Z+l／t相鄰道所對(duì)應(yīng)的層速度為：

1．2巖土層力學(xué)參數(shù)的計(jì)算

以巖土體的彈性特征為基礎(chǔ)，通過測(cè)定不同巖土層縱波、橫波的傳播速度，計(jì)算出下述一系列的巖土力學(xué)參數(shù)。據(jù)此判定巖土層的工程性質(zhì)，為工程設(shè)計(jì)提供可靠的科學(xué)依據(jù)。其中V。為實(shí)測(cè)巖體縱波速度，V為本工區(qū)新鮮完整巖石的縱波速度，通過巖體完整性系數(shù)可以評(píng)價(jià)巖土體的破碎程度。

2數(shù)據(jù)采集

本次勘探所用檢波器為重慶儀器廠所生產(chǎn)的井中三分量檢波器，貼壁形式為電磁式機(jī)械貼壁，防水性能優(yōu)良，所用的地震儀器為日本產(chǎn)的0Y0248道工程地震儀，激發(fā)方式為叩板法，測(cè)量時(shí)按照以下程序進(jìn)行。

(1)進(jìn)行掃孔。如果被測(cè)量的孔不是剛打的孔，測(cè)前用鉆機(jī)進(jìn)行掃孔，以免泥漿沉淀固結(jié)或者井壁塌陷堵住鉆孔而測(cè)不到預(yù)定深度。

(2)設(shè)置震源。將震源設(shè)置在離井口2m左右的地方，使木板與地面耦合良好，并在木板上面壓數(shù)百公斤的重物。

(3)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)，自孔底向上每次提升1m，固定三分量檢波器，分別進(jìn)行擊板，左右激震產(chǎn)生相位相反的橫波(SH波)，沿垂直板面方向錘擊木板產(chǎn)生縱波，通過分量檢波器接收由震源產(chǎn)生的彈性波信號(hào)，并通過連接電纜傳輸?shù)降卣饍x上進(jìn)行儲(chǔ)存并顯示波形，各測(cè)點(diǎn)依次進(jìn)行上述操作，最后得到全孔的波形記錄，從中再進(jìn)行拾取縱波、橫波的旅行時(shí)，通過以上公式可以計(jì)算出波速進(jìn)而計(jì)算巖土層的力學(xué)參數(shù)f61。

3資料處理與解釋

本次勘探深度范圍內(nèi)的地層主要為第四系覆蓋層與板巖。其中第四系覆蓋層主要為亞粘土，下伏基巖主要為板巖等，根據(jù)其風(fēng)化程度可分為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化、微風(fēng)化層。由于全風(fēng)化巖石呈土狀，從物理性質(zhì)上看，其波速和第四系松散覆蓋層相近，從工程力學(xué)性質(zhì)上看和土層相近，故將全風(fēng)化巖層劃入第四系土層中，本次PS測(cè)井土要目的是確定覆蓋層厚度，提供各地層的波速，劃分風(fēng)化層位，時(shí)計(jì)算巖體力學(xué)參數(shù)，為巖體質(zhì)量劃分提供較為可靠的依據(jù)。對(duì)于本次PS測(cè)井所得到的l6個(gè)鉆孔資料，首先進(jìn)行拾取縱波、橫波的旅行時(shí)，然后進(jìn)行縱、橫波速度的計(jì)算，最后得到能比較真實(shí)反映地下巖性變化的力學(xué)參數(shù)。為了說明問題，本次選擇SZK1鉆孔為例，來說明井壁圍巖的各種動(dòng)測(cè)力學(xué)參數(shù)隨深度的變化關(guān)系。圖2為縱波速度與橫波速度隨鉆孑L深度變化的關(guān)系曲線，從中可以看出層速度變化比較明顯，在測(cè)試深度內(nèi)具體可劃分為四個(gè)速度帶，由淺到深風(fēng)化程度逐漸變低。在層底深度為3m處的上卜地巖層縱波和橫波波速有明顯差異，說明該處上下地層巖性不同，差異變化比較明顯，同時(shí)結(jié)合鉆孔資料，可將該界面以上歸為一層，即亞粘土層；同理可將層底深度3-26m處歸為一層，為強(qiáng)風(fēng)化板巖；層底深度26～85m歸為一層，為弱風(fēng)化板巖；層底深度85m以下為微風(fēng)化板巖。圖3為彈性模量、剪切模量及體變模量隨鉆孔深度變化的關(guān)系曲線，從其規(guī)律來看，隨深度的增加其彈性模量、剪切模量及體變模量逐漸增大，總體上與圖1的對(duì)應(yīng)關(guān)系比較好。圖4為泊松比、完整性系數(shù)隨深度變化的關(guān)系曲線，從中可以看出泊松比隨著鉆孔深度的增加逐漸減少，而完整性系數(shù)則逐漸變大，變化范圍為0．04～0．63，表明亞粘土層巖體完整程度為極破碎，強(qiáng)風(fēng)化板巖層巖體完整程度為破碎，弱風(fēng)化板巖層巖體為破碎一較破碎，微風(fēng)化板巖層巖體完整程度為較完整。最后將PS測(cè)井所確定得層底深度與實(shí)際鉆孔資料對(duì)比，如表1所示，從中可知PS測(cè)井結(jié)果與鉆孔資料比較吻合，證明PS測(cè)井劃分地層的結(jié)果可靠。通過上面的分析可知，PS測(cè)井可以建立分層標(biāo)準(zhǔn)并提供標(biāo)定信息，為資料解釋人員劃分土層及強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化、微風(fēng)化提供更準(zhǔn)確的依據(jù)，同時(shí)能夠較準(zhǔn)確地得出巖上層的學(xué)參數(shù)，為場(chǎng)地的質(zhì)量評(píng)價(jià)提供有效的十性參數(shù)。

4結(jié)論

上述PS測(cè)井工作從現(xiàn)場(chǎng)資料采集到資料處理解釋都做r認(rèn)真細(xì)致的工作，獲得了較準(zhǔn)確的資料，得到可靠的地質(zhì)解釋成果，因此通過本次探測(cè)得到如卜結(jié)論。

(1)PS測(cè)井的施工與資料處理具有高效、快速和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，技術(shù)難度也不人。

(2)彈性波在巖土層中的傳播速度足反映巖土的動(dòng)力特性的一項(xiàng)重要參數(shù)，根據(jù)實(shí)測(cè)巖層的彈性波速，能夠計(jì)算l葉J巖上層的巖土力學(xué)參數(shù)，這些參數(shù)可對(duì)圍巖等級(jí)做出評(píng)定，為場(chǎng)地設(shè)計(jì)提供必要的依據(jù)，也可以為其他物探方法提供相應(yīng)的參數(shù)支持。

(3)通過PS測(cè)井得到的各種動(dòng)力學(xué)參數(shù)，盡管呵以為地基的設(shè)計(jì)與施工提供充分的依據(jù)，但是往往需要將其轉(zhuǎn)換為靜彈模值，不同工區(qū)其轉(zhuǎn)換公式不一樣，此還需要進(jìn)一步的研究。

總之，PS測(cè)井是一種簡(jiǎn)便、快速且準(zhǔn)確的原位測(cè)試方法，隨著電子技術(shù)、信號(hào)分析及數(shù)據(jù)處理等手段的廣泛運(yùn)用和不斷發(fā)展，必將為工程設(shè)計(jì)與施工提供史多的參數(shù)和可靠的依據(jù)。