CN108459348A - 一种快速测试天然地基刚度系数的方法 - Google Patents
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Abstract
一种快速测试天然地基刚度系数的方法，在基础中心点位置为中心沿纵、横轴方向各布置一条地震测线；根据基础埋深，确定目的层深度，以地震勘探折射法、面波勘探的原理在同一排列、同一激发炮内提取目的层的纵波视速度VP、面波视速度VR；对以基础长宽比为变量，对实际项目进行归纳统计，用求算术平均值的方法得出压刚度影响系数ηZ，ηΦ，ηX；计算地基土的动力参数杨氏模量Ed和动泊松比σd；再计算地基土的刚度系数；无需激振设备，试验周期短，试验费用低；试验过程得到简化，提高了试验效率；具备较高精度，可应用到工程实际中。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程勘察中的地基刚度系数，具体地说是一种快速测试天然地基刚度系数的方法。
背景技术
在岩土工程勘察中，目前天然地基刚度系数的测试方法主要为激振法，该方法测试需提供机器的型号、转速、功率、设计基础的位置、基底标高等参数，无论是自由振动还是强迫振动，都存在激振设备笨重，试验周期长，设备安装、试验过程繁杂，试验费用高等问题。
发明内容
本发明要解决的是目前天然地基刚度系数的测试方法存在激振设备笨重，试验周期长，设备安装、试验过程繁杂，试验费用高的问题。
本发明采用的技术方案是：一种快速测试天然地基刚度系数的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：在基础中心点位置为中心沿纵、横轴方向各布置一条地震测线；
步骤二：根据基础埋深，确定目的层深度，以地震勘探折射法、面波勘探的原理在同一排列、同一激发炮内提取目的层的纵波视速度VP、面波视速度VR；
步骤三：对以基础长宽比为变量，对实际项目进行归纳统计，用求算术平均值的方法得出压刚度影响系数ηZ，ηΦ，ηX；
步骤四：计算地基土的动力参数杨氏模量Ed和动泊松比σd；
步骤五：按下列公式计算地基土的刚度系数：
抗压刚度系数：
抗弯刚度系数：
抗剪刚度系数：
式中F为地基底面积。
进一步的，所述基础长宽比在0.5～3.0之间。
进一步的，：所述杨氏模量Ed和动泊松比σd按下列公式计算：。
杨氏模量：
动泊松比：
式中Vs为横波视速度。
本发明的有益效果和特点是：(1)无需激振设备，试验周期短，试验费用低；(2)试验过程得到简化，提高了试验效率；(3)具备较高精度，可应用到工程实际中。
附图说明
图1是地震排列布置示意图；
图2是激振法现场试验示意图；
图3是本发明较佳实施例快速测试地基刚度系数的观测系统示意图(横坐标单位为米)；
图4是本发明较佳实施例长宽比1:0.5承台快速法地震波速度剖面图；
图5是本发明较佳实施例长宽比1:1.5承台快速法地震波速度剖面图；
图6是本发明较佳实施例长宽比1:3.0承台快速法地震波速度剖面图；
图7是本发明较佳实施例长宽比1:0.5激振法地基刚度系数试验结果；
图8是本发明较佳实施例长宽比1:1.5激振法地基刚度系数试验结果；
图9是本发明较佳实施例长宽比1:3.0激振法地基刚度系数试验结果；
图10是本发明较佳实施例长宽比1:0.5承台快速法地基刚度系数试验；
图11是本发明较佳实施例长宽比1:1.5承台快速法地基刚度系数试验结果；
图12是本发明较佳实施例长宽比1:3.0承台快速法地基刚度系数试验结果表；
图13是本发明较佳实施例长宽比1:0.5承台激振法、快速测试法地基刚度系数比较表；
图14是本发明较佳实施例长宽比1:1.5承台激振法、快速测试法地基刚度系数比较表；
图15是本发明较佳实施例长宽比1:3.0承台激振法、快速测试法地基刚度系数比较表；
图中标号分别表示：1-传感器、2-激振器、3-变频器、4-底座、5-放大/采集器、6-计算机、7-试验基础。
具体实施方式
工程实际中可按如下步骤进行：
1、地震排列布置如图1所示：
设计参数为：道间距：L＝0.5m；
偏移距：L01＝L0'1＝0m L02＝L0'2＝5m L03＝L0'3＝10m L04＝L0'4＝15m
采样间隔：Δ＝500μs；
激振方式：锤击震源；
检波器：4Hz检波器
仪器：12道工程地震仪。
2.根据基础埋深，确定目的层深度，以地震勘探折射法、面波勘探的原理，计算目的层深度范围内的纵波VP、面波Vr视速度，并以此视速度作为计算依据。
3.计算地基土的动力参数：
杨氏模量：
动泊松比：
4.利用基础尺寸影响系数
5.计算地基土的刚度系数
抗压刚度系数：
抗弯刚度系数：
抗剪刚度系数：
6.工程案例
6.1江苏某钢铁公司场地勘察应用激振法对9处地基土动力参数进行测试，其中承台1、承台2、承台3长宽比为1:0.5；承台4、承台5、承台5 长宽比为1:1.5；承台7、承台8、承台9长宽比为1:3.0，激振法现场测试均采用明置基础、强迫振动进行试验，现场试验如图2示，试验结果如图7～图9所示：
6.2根据场地条件，快速测试地基刚度系数采用WZG-24工程地震仪， 12道4Hz检波器0.5米道间距，勘探区两侧各4炮，偏移距分别为0m，5m， 10m，15m锤击震源，500μs采样间距，观测系统如图3所示，地震波测试结果如图4～图6所示；从地震波剖面图中提取纵波、横波速度值进行地基刚度系数计算，结果如图10、图11、图12所示。
6.3对激振法和快速测试方法的结果进行比较，具体见图13、图14、图15
从表中数据可知，快速法测试地基刚度系数与激振法测试结果基本接近，最大误差为8.8％，虽然，不同的基础长宽比，对计算结果略有影响，但宏观上对试验结果影响不大，是岩土工程勘察可以接受的，因此该方法具有广阔的应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的结构关系及原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种快速测试天然地基刚度系数的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：在基础中心点位置为中心沿纵、横轴方向各布置一条地震测线；
步骤二：根据基础埋深，确定目的层深度，以地震勘探折射法、面波勘探的原理在同一排列、同一激发炮内提取目的层的纵波视速度VP、面波视速度VR；
步骤三：对以基础长宽比为变量，对实际项目进行归纳统计，用求算术平均值的方法得出压刚度影响系数ηZ，ηΦ，ηX；
步骤四：计算地基土的动力参数杨氏模量Ed和动泊松比σd；
步骤五：按下列公式计算地基土的刚度系数：
抗压刚度系数：
抗弯刚度系数：
抗剪刚度系数：
式中F为地基底面积。
2.根据权利要求1所述的快速测试天然地基刚度系数的方法，其特征在于：所述基础长宽比在0.5～3.0之间。
3.根据权利要求1或2所述的快速测试天然地基刚度系数的方法，其特征在于：所述杨氏模量Ed和动泊松比σd按下列公式计算：
杨氏模量：
动泊松比：
式中Vs为横波视速度。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111722281A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-09-29 | 中国铁路设计集团有限公司 | 基于面波勘探技术的基础沉降计算方法 |
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2018
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 唐世庚 等: "瞬态面波和地震折射法在隧道勘察中的综合应用", 《物探与化探》 * |
| 宋维琪: "《工程地球物理》", 31 March 2008 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111722281A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-09-29 | 中国铁路设计集团有限公司 | 基于面波勘探技术的基础沉降计算方法 |
| CN111722281B (zh) * | 2020-06-10 | 2022-07-12 | 中国铁路设计集团有限公司 | 基于面波勘探技术的基础沉降计算方法 |
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