五、剪切波速試驗

1、五、剪切波速試驗1. 試驗的目的及意義（1）劃分場地類型（2）計算場地基本周期（3）提供地震反應分析所需的地基土動力參數(shù)（4）判別地基土液化可能性（5）評價地基處理效果2. 試驗的適用范圍 波速測試適用于測定各類巖土體的壓縮波、剪切波或瑞利波的波速，可根據(jù)任務要求，采用單孔法、跨孔法或面波法。利用鐵球水平撞擊木板，使板與地面之間發(fā)生運動，產(chǎn)生豐富的剪切波，從而在鉆孔內(nèi)不同高度處分別接收通過土層向下傳播的剪切波。因為這種豎向傳播的路徑接近于天然地層由基巖豎直向上傳播的情況，因此對地層反應分析較為有用。3. 試驗的基本原理彈性波速法以彈性理論為依據(jù)，通過對巖土體中彈性波（速度、振幅、頻率等）的測量

2、，提出巖土體的動力參數(shù)并評價巖土體的工程性質(zhì)。一般而言，介質(zhì)的質(zhì)量密度越高、結(jié)構(gòu)越均勻、彈性模量越大，則彈性波在該介質(zhì)中的傳播速度也越高，同時我們又知道該介質(zhì)的力學特性也越好。故彈性波的傳播速度在通常的情況下能反映材料的力學和工程性質(zhì)。根據(jù)彈性理論，當介質(zhì)受到動荷載的作用時將引起介質(zhì)的動應變，并以縱波、橫波和面波等形式從振源向外傳播。當動應力不超過介質(zhì)的彈性界限時所產(chǎn)生的波稱為彈性波。巖土體在一定條件下可視為彈性體，依據(jù)牛頓定律可導出彈性波在無限均質(zhì)體中的運動方程。相應的波速為：引入拉梅常數(shù)l、M，上式簡化為4. 試驗儀器及制樣工具（1） 震源剪切波震源，要求具有偏振性，能產(chǎn)生優(yōu)勢SH波，并具

3、有可反復性、重復性好和產(chǎn)生足夠能量的震源。目前，我國常用的有擊板法，其他如彈簧激振法和定向爆破法少見，只有在要求測地層很深時才用。（2） 三分量檢波器三分量檢波器，如圖所示，由三個相互垂直的檢波器組成。檢波器自振頻率一般為10Hz賀8Hz，頻率響應可達幾百赫茲。三個檢波器相互垂直，同時安裝在同一個鋼桶內(nèi)，固定密封好，嚴防漏水，從中引出導線接至內(nèi)裝鋼絲的多芯屏蔽電纜。這樣孔內(nèi)三分量檢波器的垂直向檢波器可接收由地表振源傳來的P波，兩個水平向檢波器可以接收地表傳來的SH波。（3） 信號采集分析儀可采用地震儀或者其它多通道信號采集分析儀。這些儀器只要都具有信號放大、濾波、采集記錄、數(shù)據(jù)處理等功能，信號

4、放大倍數(shù)大于2000倍，噪聲低，相位一致性好，時間辨精度在一微秒一下，具有四個通道以上，并且具有剪切波速數(shù)據(jù)處理分析軟件，都可以滿足測試要求。5. 試驗步驟現(xiàn)場單孔波速測試如圖所示，試驗套驟如下：（1）平整場地，使激振板離孔口的水平距離約1m，上壓重物約500kg或用汽車兩前輪壓在木板上，木板規(guī)格為：長約23m，寬0.3m，厚0.05m。記時觸發(fā)檢波器宜埋于 板中心位置或在手錘上裝置脈沖觸發(fā)傳感器；（2）接通電源，在地面檢查測試儀正常后，即可進行試；（3）把三分量檢波器放入孔內(nèi)預定測試點的深度，然后在地面拉開三分量檢波儀三角彈簧支架，使其固定于該深度，并且緊貼土體表面。（4）用木錘或鐵錘水平敲

5、擊激振板一端，地表產(chǎn)生剪切波經(jīng)地層傳播，由孔內(nèi)的三分量檢波器的水平檢波器接收SH波信號，該信號經(jīng)電纜送入地震儀放大記錄。試驗要求地震儀獲得三次清晰的記錄波形，然后反向敲擊木板，以同樣獲得三次清晰波形時止，SH波測試點試驗完成。接著用重錘敲擊放在地表的鋼板，由孔內(nèi)三分量的垂直檢波器記錄到達的P波，同 樣要求獲得三次清晰的P波波形，存盤無誤后，該鉆孔深度的測點測試結(jié)束。6. 試驗數(shù)據(jù)H深度（m）T到時（ms）V波速（m/s）平均波速（m/s）1047212.766211.719.545211.1111209.9512943209.3023208.02228.541207.3171205.89718

6、40200198.45567.537202.7027200.9246735200197.98996.533196.9697194.6793631193.5484190.9155.529189.6552186.596527185.1852181.5894.525180175.7137423173.913168.72043.521166.6667160.254319157.8947149.79212.516156.25145.0745213153.8462137.60421.511136.3636113.461418.3120.481985.193590.56.675.7575833.879820

7、5.9007. 試驗數(shù)據(jù)處理壓縮波或剪切波從振源到達測點時間的確定，應符合下列規(guī)定：（1）確定壓縮波的時間，應采用豎向傳感器記錄的波形；（2）確定剪切波的時間，應采用水平傳感器記錄的波形。壓縮波或剪切波從振源到達測點的時間，應按下列公式進行斜距校正： 式中 T 壓縮波或剪切波從振源到達測點經(jīng)斜距校正后的時間（s）；TL壓縮波或剪切波從振源到達測點的實測時間（s）；K 斜距校正系數(shù)；H 測點的深度（m）；H0 振源與孔口的高差（m）,當振源低于孔口時，H0為負值；L 從板中心到測試孔的水平距離（m）。H-T曲線圖的繪制，應以深度H為縱坐標，時間T為橫坐標。波速層的劃分，應結(jié)合地質(zhì)情況，按時距曲線

8、上具有不同斜率的折線段確定。每一波速層的壓縮波波速或剪切波波速，應按下式計算：式中 V波速層的壓縮波波速或剪切波波速（m/s）；H波速層的厚度（m）；T壓縮波或剪切波傳到波速層頂面和底面的時間差（s）。8. 試驗成果分析及工程應用剪切波速土的類型劃分和剪切波速范圍土的類型巖 土 名 稱 和 性 狀土層剪切波速范圍（m/s）巖石堅硬或較堅硬的穩(wěn)定巖石Vs>800堅硬土或軟質(zhì)巖石破碎或較破碎的巖石或軟和較軟的巖石，密實的碎石土800Vs>500中硬土中密、稍密的碎石土，密實、中密的礫、粗、中砂，>150的粘性土和粉土，堅硬黃土500Vs>250中軟土稍密的礫、粗、中砂，除松

9、散外的細、粉砂，150的粘性土和粉土，>130的填土，可塑黃土250Vs>150軟弱土淤泥和淤泥質(zhì)土，松散的砂，新近沉積的粘性土和粉土，130的填土，流塑黃土Vs150注：為由載荷試驗等方法得到的地基承載力特征值（kPa）；vs為巖土剪切波速3不同巖土的剪切波速值巖土名稱巖土性質(zhì)或基本承載力（kPa）剪切波速值VS （m/s）填土100200淤泥、淤泥質(zhì)土或軟土<10090140黏土、粉質(zhì)黏土100400120400粉質(zhì)黏土、粉土100400100380黃土、黃土質(zhì)土130300粉砂、細砂稍松100130中等密實130200中砂、粗砂稍松110160中等密實160250粗砂、礫砂200350粗、細圓礫土，粗、細角礫土，卵石土，碎石土松散2