剪切波速的应用

三、剪切波速的应用

1．划分场地土类型

根据场地剪切波速进行土层类评价是剪切波速最直接的应用方法。对于软弱土场地，往往需要改良处理，处理前后对场地层剪切波速进行测量对比，可以评价改良处理的效果。

2. 在地震小区划中的应用

a) 在地震小区划的工作中，将土层中波的传播速度与土层密度的乘积称为地震刚度。观察表明场地的烈度调整依赖于该场地上层的地震刚度。选择一个标准地和有关参数与研究场地比较，可得出烈度调整经验公式：

式中为烈度增减量；和分别为研究场地与标准场地的卓越频率；Vs1和Vs0为两者的横波速。用这种方法调整场地烈度称为地震刚度过。

b)土层的平均剪切模量是衡量具体场地上土质条件的一个有效参量，它与地震灾害存在某种定性关系，平均剪切模量用G0表示，其定义为：

式中是第i层土的动剪模量；，是所考虑土层的有效厚度。用这种方法研究场地称为平均剪切模量法。

c) 场地上层的许多性质与土层的固有周期有关。获得土层的固有周期除了实测外，还有许多似估算方法，下面的公式是一种各土层剪切波速加权平均法。

式中为平均剪切波速；Ts为上层固有周期。

3．判断场地液化

目前国内外已有几种根据剪切波速判断场地液化的公式下。下面介绍两个公式：

a) 基于室内试验资料和野外观测得到的经验，直接由剪切波速液化判别式：

式中Vscr——为液化临界剪切波速，当实测剪切波速Vs

hs——为砂层或粉土层埋深；

Vs1——为深度为1m处液化临界剪切波速，其与土层烈度有关。

b) 利用剪切波速Vs与标准贯入度N的相关性，可以把以N为判断液化的判别式转换为Vs 的判别式。现场研究给出的公式为：

4．计算场地土层的动弹性模量

弹性波速与弹性波传播介质的弹性模量有关，当近似考虑土层为弹性性质时，利用场地的实测波速，可以计算土层的弹性模量。利用波速计算出的弹性模量称为动弹性模量。计算动弹性模量公式有：

弹性模量：E=[ρVs2(3Vp2-4Vs2)] /(Vp2-2Vs2)

剪切模量：G=ρVs2

泊松比：γ=(Vp2-2Vs2)/ (2Vp2-2Vs2)

剪切波速还是计算场地土层地震反应的基本参数，这方面的应用可参考其它文献。

5．推算卵石、圆砾地基承载力标准值

在岩土工程勘察中，卵石、圆砾土层取原状土样作土工试验极其困难，野外进行原位测试数据也很难正确反映土层承载力。这种土层可根据波速确定地基承载力标准值，见表2：

卵石、圆砾地基承载力标准值fka（kPa）表2

剪切波速s（m/s） 250~300 300~400 400~500

土类密实度

稍密中密密实

卵石 300~400 400~600 600~800

圆砾 200~300 300~400 400~600

注：1 本表适用于一般第四纪及新近沉积卵石和圆砾；2 本表查自（DBJ01-501-92表

6.3.2-5）。

四、工程实例

1．划分场地土类型

北海市南森房地产开发有限公司新力广厦，总建筑占地面积7076.0m2，楼高25层，设两层地下室，拟用框剪结构，筏形基础。

该工程勘察时共布置20个钻孔，在三个钻孔中进行了剪切波速试验。0.00～15.00m范围内剪切波波速平均为267m/s，按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中表4.1.3，判定该工程场地土类型为中软场地土。本工程场地覆盖层厚度约为80.0m，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中表4.1.6，判定该工程建筑场地类别属Ⅱ类。

2．计算场地土层的动弹性模量

北海新长江商贸有限公司场地位于外沙西路海运船厂北侧,北临大海，用地呈曲尺形，长71.3ｍ、宽55.8ｍ。拟建建筑物楼高30层。拟采用框架－剪力墙结构，筏形基础。

为了解该场地的详细工程地质条件，受建设单位的委托，由我院（北海市勘察院）承担该场地的岩土工程勘察工作。本次勘察时共布设9个钻孔，在3个孔中进行了剪切波速试验。我院利用实测的地基土的剪切波速Vs和压缩波Vp，根据公式:E=[ρVs2(3Vp2-4Vs2)]

/(Vp2-2Vs2)、G=ρVs2、γ=(Vp2-2Vs2)/ (2Vp2-2Vs2)，求取地基土的弹性模量、剪切模量和泊松比。