浅层地震在建筑场地的第四系覆盖层厚度探测中的应用

浅层地震在建筑场地的第四系覆盖层厚度探测中的应用引言覆盖层厚度勘查是建筑岩土工程地质勘查中的工作之一，对高层建筑来说，岩土工程勘查的分析与评价尤为重要，覆盖层厚度直接影响桩基工程的方案设计的合理性。覆盖层的波速通常比基岩低，地下水面通常是一个良好的速度界面，且基岩顶界面一般为一个良好的折射界面，这样就为运用浅层地震的折射波法划分覆盖层，确定其厚度及其深度提供了有利的物性条件。技术原理折射波法是接收并研究在一类特殊弹性分界面(下伏岩层比上覆岩层的地震波速度大)上滑行运动的波所引起的振动。当地震波以临界角入射到这类界面时，在下伏岩层中会产生一种界面滑行波，它也会引起上覆岩层质点振动，并返回地面。折射波法能从折射信息中提取下伏界面的界面速度，这是折射波法不同于其它方法的一大特点。利用这个特点，折射波法可以用于寻找覆盖层下不同岩性的分界面。设地下有任一水平折射层，其深度为z，下伏介质速度v2大于上覆介质波速v1，入射波以临界角i投射到界面R上，在平坦的地面观测，激发点O至某一接收点D的距离为x，如图1。根据波的传播路径，可得时距曲线方程为：t=xv2+2zcosiv1（1）图1单一水平折射层折射波时距曲线图时距曲线在轴上t的截距时间为：t0=2zcosiv1=2z√v2−v122v1v2（2）则z=t0v12cosi=t02v1v2√v22−v12（3）根据直达波和折射波时距权限的斜率可求出v1，v2和t0时间，按式（3）则可计算出震源点下方的界面深度z0。野外工作方法在折射波法野外工作中，必须了解工区的地质、地形、地层地质条件及速度参数等情况。根据工作目的及场地情况，设计试验和施工方案。从试验结果取得适合工区具体条件的最佳工作方法，如激发条件，接收条件，观测系统，检波距，测线长度等。一般可按下列原则布置测线：（1）测线力求为直线，尽量垂直岩层或构造的走向，便于最大限度地控制构造形态，以利于资料的整理和分析；（2）测线要尽可能与其他物探测线或钻探的勘探线一致，便于结合地质资料进行分析解释；（3）测线要均匀地分布在全测区，以利于资料的对比和综合分析；（4）当地层倾角较大时，应注意改变测线方向，避免盲区过大或接收不到折射波。折射波法在第四纪覆盖层探测中的观测系统通常采用相遇时距曲线观测系统。相遇时距曲线观测系统如图2所示：O1和O2分别为观测剖面两端的激发点，S1和S2为两支相应的时距曲线，从不同的方向反映了同一地段的界面形态，根据曲线斜率的变化可以判断界面的起伏情况。因此，利用相遇时距曲线观测系统可以了解界面倾斜及起伏情况，并可以计算公共段的界面深度。图2相遇时距曲线观测系统示意图工程案例勘察内容：某建筑场地覆盖层厚度探测观测系统：24道接收，道间距2米，偏移距为0米，排列长度为46米，锤击震源激发，采样间隔为0.1ms，记录长度为204.8ms，观测系统采用相遇时距曲线观测系统。图纸说明：为了保证接收到的地震记录的质量利于后期处理，需要每边至少锤击两次进行信号叠加，以压制噪音。图3为绘制的实测时距曲线，然后根据时距曲线解释出各点的地震界面的深度并做出地震界面的深度变化剖面，如图4所示。根据图4，并结合当地地质资料，表明该处地层可以按照层速度划分为两层：第四系覆盖层和基岩。其中，覆盖层的波速远低于基岩的波速，约为378m/s，推测其成分主要为含砂砾黏土，结构松散，粘结程度低。基岩的波速为2554m/s，推测为泥质砂岩，风化程度较弱，比未风化的泥质砂岩的波速低，基岩面埋藏深度约为8.5米至9.3米之间，起伏程度不大。图3实测折射波的时距曲线图4折射波深度剖面图