巖土工程原位測試技術(shù)第章　波速試驗

巖土工程原位測試技術(shù)第5章波速試驗1第5章內(nèi)容5.1試驗設備和方法5.2基本測試原理5.3試驗成果的整理分析5.4試驗成果的應用討論25.1試驗設備和方法一、試驗設備試驗設備一般包含激振系統(tǒng)、信號接收系統(tǒng)（傳感器）和信號處理系統(tǒng)。測試方法不同，使用的儀器設備也各不相同。二、測試方法由于土中的縱波速度受到含水量的影響，不能真實地反映土的動力特性，故通常測試土中的剪切波速，測試的方法有單孔法（檢層法）、跨孔法以及面波法（瑞利波法）等。31.單孔法單孔法是在一個鉆孔中分土層進行檢測，故又稱檢層法，因為只需一個鉆孔，方法簡便，在實測中用得較多，但精度低于跨孔法。單孔法的現(xiàn)場測試情況如圖5-1所示。4對準備工作的要求：（1）鉆孔時應注意保持井孔垂直，并宜用泥漿護壁或下套管，套管壁與孔壁應緊密接觸；（2）當剪切波振源采用錘擊上壓重物的木板時，木板的長向中垂線應對準測試孔中心，孔口與木板的距離宜為1~3m；板上所壓重物宜大于400kg；木板與地面應緊密接觸；（3）當壓縮波振源采用錘擊金屬板時，金屬板距孔口的距離宜為1~3m；（4）應檢查三分量檢波器各道的一致性和絕緣性。測試工作要求：（1）測試時，應根據(jù)工程情況及地質(zhì)分層，每隔1~3m布置一個測點，并宜自下而上按預定深度進行測試；（2）剪切波測試時，傳感器應設置在測試孔內(nèi)預定深度處并予以固定；沿木板縱軸方向分別打擊其兩端，可記錄極性相反的兩組剪切波波形；5（3）壓縮波測試時，可錘擊金屬板，當激振能量不足時，可采用落錘或爆炸產(chǎn)生壓縮波。測試工作結(jié)束后，應選擇部分測點作重復觀測，其數(shù)量不應少于測點總數(shù)的10%。2.跨孔法跨孔法有雙孔和三孔等距方法，以三孔等距法用得較多?？缈追y試精度高，可以達到較深的測試深度，因而應用也比較普遍，但該法成本高，操作也比較復雜。三孔法是在測試場地上鉆三個具有一定間隔的測試孔，選擇其中的一個孔為振源孔，另外兩個相鄰的鉆孔內(nèi)放置接收檢波器，如圖5-2。67跨孔法的測試場地宜平坦，測試孔宜布置在一條直線上。測試孔的間距在土層中宜取2~5m，在巖層中宜取8~15m；測試時，應根據(jù)工程情況及地質(zhì)分層，沿深度方向每隔1~2m布置一個測點。鉆孔時應注意保持井孔垂直，并宜用泥漿護壁或下套管，套管壁與孔壁應緊密接觸。測試時，振源與接收孔內(nèi)的傳感器應設置在同一水平面?，F(xiàn)場測試方法：（1）當振源采用剪切波錘時，宜采用一次成孔法；（2）當振源采用標準貫入試驗裝置時，宜采用分段測試法。當測試深度大于15m時，必須對所有測試孔進行傾斜度及傾斜方位的測試；測點間距不應大于1m。當采用一次成孔法測試時，測試工作結(jié)束后，應選擇部分測點作重復觀測，其數(shù)量不應少于測點總數(shù)的10%；也可采用振源孔和接收孔互換的方法進行復測。89103.面波法瑞利波是在介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ牟?，其能量從介質(zhì)表面以指數(shù)規(guī)律沿深度衰減，大部份在一個波長的厚度內(nèi)通過，因此在地表測得的面波波速反映了該深度范圍內(nèi)土的性質(zhì)，而用不同的測試頻率就可以獲得不同深度土層的動參數(shù)。面波法有兩類測試方式，一是從頻率域特性出發(fā)，通過變化激振頻率進行量測稱為穩(wěn)態(tài)法；另一種從時間域特性出發(fā)，瞬態(tài)激發(fā)采集寬頻面波，這種方法操作容易，但是資料處理復雜。本章僅介紹穩(wěn)態(tài)法。穩(wěn)態(tài)法是利用穩(wěn)態(tài)振源在地表施加一個頻率為f的強迫振動，其能量以地震波的形式向周圍擴散，這樣在振源的周圍將產(chǎn)生一個隨時間變化的正弦波振動。通過設置在地面上的兩個檢波器A和B檢出輸入波的波峰之間的時間差，便可算出瑞利波速度VR。11測試嘉設備墳由激翁振系擋統(tǒng)和伶拾振既系統(tǒng)驗組成梨。激振義系統(tǒng)殘一般黃多采稈用電燈磁式絮激振象器。懂系統(tǒng)賞工作狠時由妹信號曬發(fā)生棉器輸廣出一袋定頻董率的趨電信幅號，詳經(jīng)功類率放寺大器糧放大忙后輸稱入電啊磁激蹤蝶振器久線圈副，使日其產(chǎn)鳳生一才定頻搜率的姑振動四。拾振滿系統(tǒng)膚由檢乏波器安、放肝大器免、雙嚷線示請波儀意及計淋算機悼四部嫂份組協(xié)成。鑄檢波嘉器接惡收振餓動信瓜號，廢經(jīng)放訴大器雪放大葛，由撿雙線肺示波本儀顯贈示并紫被記圍錄。德整個伙過程覺由計恥算機肯操作諸控制彼。面波墳法不事需要僵鉆孔釣，不揚破壞緣瑞地表嚇結(jié)構(gòu)跪物，蛋成本誓低而何效率鑼高，尺是一模種很畝有前閑途的江測試金方法嗓。測試捧工作足可按昌下述危方法吳進行沙：（1衛(wèi)）激勢振設趁備宜喊采用鑄機械嚷式或料電磁瞞式激造振器傾；（2抓）在趨振源碎的同晃一側(cè)薦放置請兩臺嗽間距速為

l的豎告向傳搞感器映，接夜收由登振源垂產(chǎn)生您的瑞偏利波佳信號瞇；12（3貝）改標變激燦振頻楚率，輛測試黎不同諸深度我處土癢層的精瑞利藏波波搜速；（4飾）電非磁式該激振熊設備摧可采灑用單諸一正貍弦波好信號殿或合技成正兔弦波懶信號始。因為如瑞利識波在攪半無姜限空字間中盒是在懸一個俘波長躍范圍燙內(nèi)傳屋播的此。低局頻激累振時搶，波吳長變綢長，瓣可測私出深算層瑞陪利波蛋速度著。由銷低向港高逐疾漸改辱變激禁振頻殊率，慘波長競由長佩變短他，探邊測深鹿度由亦深變妖淺，以從而聽得出潑不同笨深度噸的彈蝦性常素數(shù)。測試帝過程孩中要干注意競?cè)缦绿訋c穩(wěn)：（1葉）A符、B桌檢波鼻器的涌距離絹一定臨要小鴨于1槍個波欠長的振距離畫。這們是因婚為，捉如果貍設置俗的距撓離過維大，員就可朝能會距出現(xiàn)襲相位航差的呢誤判佩。但死檢波仙器間士的間集距又用不應糞太小擊，否涉則會挺影響濕相位炎差的銀計算隔精度吩；（2厲）為牌提高駐確定曲相位珠差的啄精度漂，應堅盡量抹選取顧小的瓶采樣團間隔愛；（3酸）為噴保證唐波峰區(qū)的可銷靠對臂比和常壓制綁干擾怠波，監(jiān)需要掌時可捷將正浮弦激乞振波懲加以待調(diào)制昂；13（4嘩）根男據(jù)實冤際情鐵況調(diào)慈整頻靜率變劇化速糊率（乎步長耳），珍一般譽儀器財中都款設置覆了頻贏率自室動降肅低設淘備，傍可以禍任意尖選擇遣，但程步長候太小更，作帝業(yè)時準間長旁；步捆長太描大，改又會慘影響祝觀測查精度者。145.2器基附本測掩試原池理彈性爬波速餡法以桌彈性諷理論償為依風據(jù)，貍通過而對巖央土體逆中彈蝕性波鉤（速拘度、臉振幅藍、頻向率等割）的房誠測量樂，提賤出巖晶土體饅的動混力參曲數(shù)并莖評價躺巖土毀體的座工程鐮性質(zhì)言。一般溝而言葉，介強質(zhì)的蒙質(zhì)量蔽密度倒越高威、結(jié)論構(gòu)越慮均勻萍、彈見性模譯量越威大，劇則彈喪性波宿在該塌介質(zhì)文中的虹傳播俘速度剛也越樣高，留同時奪我們踐又知刃道該齡介質(zhì)收的力膏學特沫性也韻越好或。故把彈性訴波的繡傳播換速度娘在通去常的臂情況奏下能釀反映秀材料昏的力隆學和釋工程柿性質(zhì)輛。根據(jù)長彈性鏡理論匯，當拾介質(zhì)持受到敗動荷四載的待作用捉時將券引起假介質(zhì)真的動防應變碰，并往以縱理波、淚橫波愉和面賞波等登形式也從振餓源向?qū)ν鈧靼舨?。毅當動昌應力蜻不超糧過介土質(zhì)的截彈性汗界限瞎時所葛產(chǎn)生坊的波易稱為粱彈性潑波。播巖土詳體在暮一定克條件映下可怠視為統(tǒng)彈性悶體，狠依據(jù)矩牛頓廈定律俯可導哀出彈嬌性波溝在無夏限均探質(zhì)體紐奉中的泄運動蒙方程者。相趴應的只波速政為：15（5勤-1協(xié)）（5雜-2共）引入紙拉梅罰常數(shù)

、M，（5吩-3礦）（5淹-4刮）（5貌-1薪）和庭（5橡-2妖）可稈以寫缺為下愈列簡手潔的沾形式嶼：（5怨-5尚）（5傷-6疫）16如果拖測試鐵出了吐巖土高體中效的彈繞性波版波速飛，可授以由炒上列生公式蟲推出楚巖土巖體的船動彈濃性模汪量Ed、動端剪切硬模量Gd和動已泊桑艙比

如下蓮：kP榮a勸（路5-爹7）kP灑a義（5混-8辯）（5奔-9冠）式中m——疏波速懶比，m=vP/vs。175.3菠試妙驗成勵果的悟整理代分析1.域單繩孔法確定否壓縮滑波或券剪切織波從蘇振源著到達愁測點康的時灑間時迅，應丑符合賓下列茅規(guī)定嶼：（1罷）確趙定壓孤縮波愉的時拘間，剛應采振用豎換向傳擦感器差記錄肢的波汽形；（2住）確趕定剪譜切波庭的時去間，步應采撐用水樸平傳貼感器陶記錄搞的波著形。節(jié)由于煌三分境量檢既波器誦中有賠兩個貝水平地檢波煎器，把可得糞到兩套張水幕平分納量記叔錄，侄應選鋪最佳撈接收活的記己錄進俘行整鄙理。壓縮猛波或鴨剪切水波從屬振源飲到達胖測點原的時訊間，毀應按室下列商公式鳴進行耕斜距澆校正哥：T=KTL（5促-1沒0）（5今-1既1）18時距改曲線負圖的柜繪制絲式，應敬以深粘度H為縱乖坐標吃，時棟間T為橫堤坐標護。波灑速層份的劃冬分，缸應結(jié)披合地羽質(zhì)情帝況，飼按時執(zhí)距曲目線上肥具有液不同紅斜率瘦的折各線段爽確定黑。每宅一波宴速層暈的壓英縮波幣波速夾或剪制切波好波速毯，應污按下遲式計澇算：（5腸-1陣2）2.汗跨筒孔法確定珍壓縮凍波或擔剪切邪波從歪振源煌到達滔測點綁的時謠間時離，應跑符合斯下列幕規(guī)定卻：（1祥）確辟定壓涉縮波箏的時群間，臥應采沖用豎咽向傳德感器斜記錄罷的波襖形；（2原）確眉定剪查切波嘆的時激間，羞應采桶用水悼平傳易感器缸記錄蘆的波抹形。由振千源到鋒達每民個測蕉點的堪距離閥，應斤按測輔斜數(shù)曉據(jù)進揚行計陣算。棄每個案測試努深度好的壓盒縮波防波速雕及剪剛切波址波速錢，應登按下棋列公撈式計孔算1920（5炮-1它3）（5魚-1涉4）

S=S2-S1（5爹-1限5）3.治面妖波法瑞利鍵波波京速應葉按下淺式計聚算：（5唱-1湊6）地基匪的動偶剪變效模量漸和動私彈性悟模量欠，應燃按下獅列公齊式計生算：（5乳-1街7）（5廢-1插8）21（5云-1容9）（5伸-2吉0）225.4窩試營驗成古果的蠢工程并應用根據(jù)命巖土眨體中零的彈鉗性波窗波速慕，可淘以判綁定場勸地土方的物宋理力班學性憂質(zhì)和印地基框承載墾力，綱評價伯場地濟土的右液化疼可能戰(zhàn)性，傻計算允場地句土的貼卓越陶周期梅，檢敘測地窗基處擦理的親效果幸。23討鬧論1．脹理解智動力意觸探問試驗銜的工孫作機毛理。2．妙何為師有效渠錘擊殲能量芽？3．扣動力沾觸探遠有那濱幾種澡類型責？各妄適用紡于什惱么樣釀的土盤層？璃標貫喇適用賤于