西安地区地层剪切波速与深度关系研究

发布时间：2020-05-28 11:52

【摘要】：剪切波速既能反映岩土的动力特性,又能反映岩土的刚度特征,其在岩土工程勘察和岩土抗震领域中具有广泛的应用。在实际工程中,土层的剪切波速通常需由现场实测结果来确定,但对剪切波速进行实测时,由于原位测试方法和场地条件等的限制,往往得不到理想的剪切波速资料。很多研究证明,剪切波速与深度之间具有很强的相关性,并且剪切波速的分布规律带有明显的地域特征。因此,利用已有的剪切波速资料,结合当地的地质条件,统计剪切波速随深度的分布特征及变化规律,将会为当地场地的岩土勘察和岩土抗震设计工作提供重要的参考依据。本文利用西安地震小区划和西安地铁三号线地震安评工作中共108个深孔(90米)和402个浅孔(30米)的原位剪切波速测试数据,基于直接法分别按工程地质分区和岩土类型统计剪切波速与深度的关系。此外,基于30米深度内的剪切波速资料,利用间接法进行统计分析,并与对应的直接法结果进行了对比。通过统计分析,得到了如下结论:1、根据西安地震小区划的工程地质分区情况,利用直接法对具有相似土体结构的各地质亚区进行剪切波速与深度的统计分析,并分为30米和90米统计区间,建立了不同工程地质分区剪切波速与深度的经验关系式。其中30米深度范围内,剪切波速随深度的变化趋势满足幂函数、复杂幂函数或二次函数关系;90米深度范围内,剪切波速随深度的变化趋势满足四次、五次多项式或分段函数关系。2、对于西安地区常见的岩土类型,利用直接法对三大工程地质分区中的不同土类进行分类统计,并分为30米和90米统计区间,得到相应的最优回归模型、回归参数及其适用的深度范围,建立了不同土类剪切波速与深度的经验关系式。其中30米深度范围内,剪切波速随深度的变化趋势满足线性函数、幂函数、复杂幂函数或二次函数关系;90米深度范围内,剪切波速随深度的变化趋势满足三次、四次、五次多项式或分段函数关系。3、通过间接法统计结果发现,走时与深度具有很强的相关性,可用幂函数和对数函数模型描述其关系,且幂函数拟合精度高于对数函数模型,相对应的深度-剪切波速关系,则是幂函数模型优于线性函数模型。通过间接法与直接法结果的对比分析,发现无论幂函数还是线性函数,两方法的结果之间存在一定差距,且线性模型大于幂函数模型。对于幂函数模型,在浅地表,两方法结果基本重合;到10~15m后,直接法结果大于间接法。对于线性函数,在浅地表,直接法结果大于间接法;到10~15m后,间接法结果大于直接法结果。
【图文】：

苏州城区,剪切波速,经验关系

第一章绪论，其中线性函数和幂函数居多。多种速度模型拟合了苏州城区土层剪切波速与埋范围内，剪切波速随埋深大致呈线性增长，符合切波速变化速率显著减小，且随深度增加，变化如图 1.3 所示[29]。薛峰收集西安市剪切波速资料在 0-20m 呈幂函数分布，，20-80m 呈线性函数分土类的剪切波速与深度的关系用分段函数进行分

关系曲线,剪切波速,上海,关系曲线

长安大学硕士学位论文度模型（表 1.3）[31]。此模型有四个参数，是在复杂幂函数模型基础上加上一个常数，这个模型不会像简单幂函数模型使地表的剪切波速近乎于零，也不会像线性模型无法反映剪切波速随深度呈曲线关系的规律。此模型在进行回归分析中需要用到高斯-牛顿法来确定待定系数。回归结果显示，此模型得到的经验公式相关系数大于或等于幂函数和线性函数模型得到的相关系数，说明此模型有利于提高估算波速的预测精度。胡钧等提出的模型（表 1.3）有三个参数，是在简单幂函数基础上加一个常数a，代表趋于埋深为零（地表）的位置时，剪切波速趋于a（m/s）[32]。其拟合出的上海各类土剪切波速回归曲线见图 1.4。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU435

【参考文献】