杭州地区岩土体剪切波速与土层深度关系研究

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2008年5月12日汶川8.0级大地震,给我国建筑物密集的城市、经济及交通不发达地区造成了巨大的灾难。在地震灾难中,软土塌陷、地基砂土液化、岩体崩塌、滑坡等都与土体状态,特别是与土体状态的剪切波速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,在目前岩土体工程抗震中,剪切波速在场地分类、建筑场地土类的划分、城市抗震规划、饱和砂土液化的评判、建筑抗震设计等方面有着极其广泛的运用。  在场地岩土工程勘察过程中也要求进行剪切波速测试。我国《工程场地地震安全性评价(GB17741-2005)》,《建筑抗震设计规范(GB50011-2001)》,《构筑物抗震设计规范(GB50191-93)》等规范中规定地震输入界面的确定、土层地震反应分析的等效线性化波动方法、场地分类等时都要利用土类的剪切波速。因此,剪切波速及其相关的科学技术问题成为当前岩土工程抗震领域研究的重点课题,有着重要的工程应用价值和理论价值。  土是一种复杂的地质体,由于组成成分、结构构造以及历史成因的不同,使不同的土层在不同的地质条件下其剪切波速显示出巨大的区别。在工程规划阶段、初期勘察阶段等,因钻孔深度、钻孔出现塌孔、沉渣等其他原因钻探往往只给出岩土体的岩性,而不进行剪切波速测试或无法进行剪切波速测试,但工程抗震设计及工程决策需要给出场地类别,供选址及估计抗震设计地震动参数使用。因此,根据己有的剪切波速数据运用统计学方法进行分析,分析其固有的特征和统计意义上的规律性,是一项有意义的研究工作。  本文中通过现场实测和收集的方法对杭州地区工程地质条件开展了如下工作:  (1)在查阅大量科研资料、文献的基础上,全面系统地分析了国内外剪切波速的研究现状,并分析了其中存在的主要问题。  (2)本文详细介绍了目前我国应用于剪切波速测试的主要仪器及其原理、技术参数和使用方法。对各种仪器的适用范围、测试方法、优缺点进行了对比分析,指出了各自的优缺点。  (3)通过现场测试及收集等方法,掌握了杭州地区35个工程场地的164个钻孔的岩土工程勘察资料和剪切波速测试资料,这些场地主要位于杭州市区和周边地区,并对掌握的资料进行了整理和分析,给出了杭州地区典型土层的主要特征,分类统计了不同土类在不同深度范围内剪切波速数值的分布特征。  (4)本文运用统计学回归分析方法对不同土类的剪切波速与土层埋深的关系进行了统计分析。首次给出了杭州地区土类剪切波速与土层埋深的统计公式。并进行了检验,结果表明:给出的统计数学表达式具有可使用的价值,对实际工程应用有重大的意义。  
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