[發(fā)明專(zhuān)利]基于面波勘探技術(shù)的基礎(chǔ)沉降計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010524774.X
• 申請(qǐng)日: 2020-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111722281B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛永效;許廣春;郭帥杰;李國(guó)和;黃大中;秦海旭
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01V1/30
• 分類(lèi)號(hào): G01V1/30;E02D33/00
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 謝萌

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于面波勘探技術(shù)的基礎(chǔ)沉降計(jì)算方法，步驟如下：進(jìn)行場(chǎng)地面波勘探，采集、處理瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)，確定基礎(chǔ)沉降影響深度、劃分土層，確定基礎(chǔ)沉降影響深度范圍內(nèi)每層土的厚度、地層數(shù)和每層土體的面波速度，確定每層土的類(lèi)型；分別計(jì)算基礎(chǔ)深度影響系數(shù)、基底應(yīng)力引起各層土體附加應(yīng)力系數(shù)、基礎(chǔ)沉降影響深度范圍內(nèi)各土層影響因子、沉降經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)；最后計(jì)算得到基礎(chǔ)最終沉降量。本發(fā)明方法的計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單、快捷，所需參數(shù)均來(lái)源于瞬態(tài)面波勘察，無(wú)需鉆探、觸探等，場(chǎng)地適應(yīng)性強(qiáng)，無(wú)損檢測(cè)，且設(shè)備簡(jiǎn)單，勘察成本低，勘察效率高，在不利用經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)的情況下，仍具有較高的計(jì)算精度，具有較大的推廣使用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工程地質(zhì)勘察領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于面波勘探技術(shù)的基礎(chǔ)沉降計(jì)算方法。

背景技術(shù)

基礎(chǔ)沉降量的計(jì)算是鐵路、公路、工民建等工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前主要是采用分層總和法進(jìn)行基礎(chǔ)沉降量的計(jì)算，該方法需要提供計(jì)算深度范圍內(nèi)每層土的厚度、壓縮模量、附加應(yīng)力分布等計(jì)算參數(shù)。

土層厚度和壓縮模量的獲取是通過(guò)鉆探取樣室內(nèi)試驗(yàn)及預(yù)鉆式旁壓、靜力觸探等原位測(cè)試方法。鉆探取樣周期長(zhǎng)、成本高，丘陵、林區(qū)、農(nóng)田等地區(qū)由于交通困難、環(huán)保要求和賠償費(fèi)高，實(shí)施難度大，且粗顆粒土地層取樣困難，難以通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)獲取壓縮模量；預(yù)鉆式旁壓同樣需成孔，成本高；靜力觸探主要適合于細(xì)顆粒土，在砂土、碎石土等粗顆粒土層勘察效果較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于面波勘探技術(shù)的基礎(chǔ)沉降計(jì)算方法。面波是一種地球物探勘探方法，具有無(wú)損、場(chǎng)地適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，面波的特征參數(shù)波速與土體的物理力學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)，且是地基土在原位應(yīng)力狀態(tài)和天然含水率不變、原生結(jié)構(gòu)不受擾動(dòng)情況下獲取的，與鉆探取樣室內(nèi)試驗(yàn)相比，更能準(zhǔn)確真實(shí)地反映基礎(chǔ)土體的物理力學(xué)性能。

本發(fā)明的技術(shù)目的通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

一種基于面波勘探技術(shù)的基礎(chǔ)沉降計(jì)算方法，包括以下步驟：

步驟1：進(jìn)行場(chǎng)地面波勘探，采集瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)；

在步驟1中，利用地震儀開(kāi)展面波勘探，檢波器布置好后，檢波器固定不動(dòng)，炮點(diǎn)從檢波器排列的一端距檢波器排列一定水平距離處開(kāi)始移動(dòng)，且炮點(diǎn)的移動(dòng)軌跡與檢波器排列平行，炮點(diǎn)每次移動(dòng)的距離和檢波器間距(即道間距)相等，炮點(diǎn)每移動(dòng)一次，采集一次瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)，直至炮點(diǎn)移動(dòng)到檢波器排列的另一端距檢波器排列相同水平距離處。

步驟2：進(jìn)行瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)處理，得到目標(biāo)深度范圍內(nèi)的面波速度分布；

在步驟2中，以每個(gè)檢波器為共中心點(diǎn)，提取所有以該檢波器為共中心點(diǎn)的瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，通過(guò)頻散曲線提取、速度反演得到目標(biāo)深度范圍內(nèi)的面波速度分布。。

步驟3：確定基礎(chǔ)沉降影響深度Z；

在步驟3中，通過(guò)下述過(guò)程確定基礎(chǔ)沉降影響深度Z：

(1)當(dāng)無(wú)相鄰荷載影響、基礎(chǔ)寬度在1～30m范圍內(nèi)時(shí)，基礎(chǔ)沉降影響深度Z＝B(2.5-0.4lnB)，其中B為基底寬度，單位為m；當(dāng)計(jì)算深度范圍內(nèi)存在波速大于300m/s的地層時(shí)，基礎(chǔ)沉降影響深度Z為基底至該地層表面的距離；

(2)在除(1)以外的情況下，基礎(chǔ)沉降影響深度Z按應(yīng)力比法試算確定，具體如下：從基礎(chǔ)底面由上向下，當(dāng)某一深度處附加應(yīng)力σ_Z與土體自重應(yīng)力σ_c滿足σ_Z/σ_c≤0.2時(shí)，基底至該深度處距離即為基礎(chǔ)沉降影響深度Z。

步驟4：根據(jù)面波速度隨深度的變化劃分土層，確定基礎(chǔ)沉降影響深度Z范圍內(nèi)每層土的厚度ΔZ、地層數(shù)k和每層土體的面波速度v，并確定每層土的類(lèi)型。

步驟5：計(jì)算基礎(chǔ)深度影響系數(shù)λ；