[发明专利]一种土层等效剪切波速和土层反射界面埋深的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及地震工程领域，特别是一种土层等效剪切波速和土层反射界面埋深的测量方法。

背景技术

土层等效剪切波速是地震工程中的重要参数之一，主要用于建筑的场地类别划分，从而为建筑抗震设计提供依据。土层反射界面埋深是地震勘探的重要结果之一，主要为查明地下地质构造(含活动断层)和矿产等服务。

依据我国现行建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)，2010)，建筑的场地类别，应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分。其中，土层等效剪切波速的计算式为：

式(1)中，v_se为土层等效剪切波速(单位m·s^-1)，d₀为计算深度(单位m)，取场地覆盖层厚度和20m两者的小值，t为剪切波在地面至计算深度d₀之间的传播时间(单位s)；即土层等效剪切波速是地面至计算深度d₀处的土层剪切波速平均值。

钻孔剪切波速测试是取得钻孔内各个埋深处的土层剪切波速数据的重要手段。目前，在岩土工程勘察、地震安全性评价以及地震小区划等项目中，在场地钻孔中开展了大量钻孔剪切波速测试工作，积累了大批土层剪切波速数据。许多学者(陈国兴等，1998；刘红帅等，2010；邱志刚等，2011)在分析研究钻孔中土层剪切波速测试数据的基础上，对土层剪切波速和埋深关系进行了统计分析，常用的数学模型有：线性函数模型、一元二次函数模型和幂函数模型等，获得的模型参数即拟合参数带有明显的当地(统计区域)土层特征；一般认为这些土层剪切波速和埋深关系的数学模型及其拟合参数主要用于对当地(统计区域)土层剪切波速数值的初步估计，而难以有其它的用途，其主要原因在于：(1)在进行土层剪切波速和埋深关系的统计时，统计区域范围偏大，在统计区域范围内的场地的地震工程地质条件差异较大，因而获得的土层剪切波速和埋深关系的数学模型及其拟合参数的代表性较差；(2)通过大量统计工作后仅得到了土层剪切波速和埋深关系的数学模型及其拟合参数，缺乏能够利用这些数学模型及其拟合参数直接测量土层等效剪切波速的方法。

另一方面，在横波(剪切波)反射法地震勘探中，通过反射法地震勘探数据处理后首先得到地震反射时间剖面，在之后的地质解释中，需要把地震反射时间剖面转换为地质剖面，即所谓的时深转换，其计算式为：

式(2)中，H₀为土层剪切波反射波组反射界面埋深，简称土层反射界面埋深(m),v₀为剪切波自地面至土层剪切波反射波组反射界面处的土层剪切波速平均值(m·s^-1)，目前常常由反射法地震勘探数据计算给出或者土层测井数据给出；t₀为剪切波反射波组反射界面的双程垂直到时(s)，由地震反射时间剖面给出。

目前，式(2)中v₀的取值直接来源于钻孔剪切波速测试数据的情况不多，其原因在于目前缺乏直接应用钻孔剪切波速测试数据测量土层剪切波反射波组反射界面埋深的具体方法。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明之目的就是提供一种土层等效剪切波速和土层反射界面埋深的测量方法，填补直接利用土层剪切波速和埋深关系的数学模型及其拟合参数测量土层等效剪切波速和土层反射界面埋深的方法空白，丰富钻孔剪切波速测试数据的处理方法。

本发明解决的技术方案是，1、根据场地地震工程地质条件划分地震工程地质单元；2、在同一个地震工程地质单元内，对土层剪切波速数据进行统计，建立土层剪切波速和埋深关系的数学模型及其拟合参数；3、将拟合参数代入与土层剪切波速和埋深关系的数学模型相对应的土层等效剪切波速计算式，即得到场地内该地震工程地质单元的土层等效剪切波速；4、将拟合参数代入与土层剪切波速和埋深关系的数学模型相对应的土层反射界面埋深计算式，即得到土层反射界面埋深。

本发明中土层等效剪切波速是地震工程中的重要参数之一，主要用于建筑的场地类别划分，从而为建筑抗震设计提供依据。土层反射界面埋深是地震勘探的重要结果之一，主要为查明地下地质构造(含活动断层)和矿产等服务。

本发明中土层等效剪切波速计算式为代数表达式，反射界面埋深计算式为代数表达式或代数方程，具有普遍意义；基于该方法，提高了土层等效剪切波速和土层反射界面埋深测量的便捷性和测量精度。

附图说明

图1为本发明测量方法的流程示意图。

图2为本发明的场地平面示意图。