巖土工程原位測試 總匯

巖土工程原位測試緒論原位測試TestinSitu概念利用一定的試驗手段，在原位狀態(tài)下進行測試，以便獲得可以反映工程體實際工作狀態(tài)的代表性物理、力學(xué)指標，進而依據(jù)理論或經(jīng)驗評定工程體的工程性能或狀態(tài)。目的原位試驗—為工程設(shè)計提供參數(shù)原位檢測—為工程質(zhì)量評價提供依據(jù)原位監(jiān)測—評定工程體的穩(wěn)定狀態(tài)原位測試TestinSitu工程體土體地基、基坑、邊坡……巖體邊坡、洞室圍巖、壩基壩肩……構(gòu)筑物基礎(chǔ)、樁基、擋土墻、護坡樁、梁柱板……原位測試TestinSitu原位測試參數(shù)工程體的空間分布幾何參數(shù)工程體的物理狀態(tài)參數(shù)工程體原位應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力歷史工程體變形參數(shù)工程體強度參數(shù)工程體滲透性參數(shù)原位測試TestinSitu原位測試原理、方法原理物理力學(xué)原理參數(shù)反映的物理力學(xué)過程測試傳感原理參數(shù)變化產(chǎn)生的物理效應(yīng)方法原理的技術(shù)實現(xiàn)測試方法數(shù)據(jù)處理、分析方法巖土工程原位測試載荷試驗靜力觸探動力觸探波速測試脈動測試錨桿拉拔試驗基樁檢測巖土工程原位測試載荷試驗PlateLoadTest在現(xiàn)場通過一個剛性承壓板對測點逐級施加荷載，測定天然地基、復(fù)合地基或基樁的沉降變形隨荷載的變化，確定被測工程體的變形特性和承載性能。巖土工程原位測試靜力觸探StaticConePenetrationTestCPT利用恒定的貫入速率將一定規(guī)格和形狀的圓錐探頭壓入土體中，同時測定貫入過程中探頭所受到的阻力，根據(jù)測得的貫入阻力大小，間接判定土的物理力學(xué)性質(zhì)。巖土工程原位測試動力觸探DynamicPenetrationTestDPT利用一定的錘擊能量，將一定規(guī)格的圓錐探頭打入土中，根據(jù)打入土中的難易程度（貫入阻力或貫入一定深度的錘擊數(shù)）來判別土的性質(zhì)。巖土工程原位測試波速測試人工激振在工程體中產(chǎn)生彈性波，按一定的方式布置檢波器觀測在工程體中沿特定路徑傳播的彈性波，根據(jù)波的傳播路徑和傳播時間，測定工程體的彈性波速。巖土工程原位測試脈動測試利用振動測量儀記錄工程場地的自由振動，對振動特性進行分析，從而得到關(guān)于工程場地土層的動力特性的認識。巖土工程原位測試錨桿拉拔試驗采用中空千斤頂直接對邊坡基坑等工程巖土體的加固錨桿施加拉拔力，觀測錨桿的拔出變形情況，測定錨桿的抗拔能力。巖土工程原位測試基樁檢測為了解基樁成樁質(zhì)量，對基樁進行的原位測試，包括基樁完整性測試和承載力測試兩個方面?；鶚冻休d力的檢測方法主要有載荷試驗法和高應(yīng)變法等，基樁完整性的檢測方法主要有低應(yīng)變法、聲波透射法等。原位測試方法學(xué)習(xí)要點測試目的測試的目標、方法的適用范圍測試參數(shù)描述工程體特性的直接或間接的參數(shù)測試原理和方法方法原理、儀器設(shè)備、關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)整理和分析數(shù)據(jù)處理方法、數(shù)據(jù)參數(shù)與工程體性質(zhì)的關(guān)系巖土工程原位測試載荷試驗載荷試驗測試目的了解工程體的變形和承載性能適用范圍（工程體類型）天然地基人工地基工程巖體樁基/基樁載荷試驗測試參數(shù)荷載——強度地基——地基承載力基樁——基樁承載力（側(cè)摩阻、端承力）變形（荷載方向/垂直于荷載方向的位移）地基/基樁豎向載荷試驗：豎向位移（沉降）、變形參數(shù)（模量、泊松比）基樁側(cè)向載荷試驗/巖體直剪試驗：側(cè)向位移、地基抗力系數(shù)、圍巖抗力系數(shù)載荷試驗測試參數(shù)載荷試驗的基本方式工程體承壓板Q—荷載S—變形測試記錄內(nèi)容

荷載荷載大小加荷過程

變形變形量值變形過程載荷試驗測試參數(shù)載荷試驗的測試記錄樣式0SQQ1Q2Q3Q4Q5Q7Q6Q8Q9Q-S

曲線Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q9Slog

t0S-logt

曲線S2S1S3S4S5S6S7S8S9加荷曲線卸荷曲線S

1S

2S

3S

4S

5載荷試驗測試參數(shù)載荷試驗的測試記錄樣式0SQQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q9Q1Q2Q3Q4Q5Q7Q6Q8Q9Slog

t0S-logt

曲線Q-S

曲線載荷試驗測試原理——物理力學(xué)過程工程體受力—變形—破壞規(guī)律地基：地基土體變形破壞滑移線理論基樁：樁側(cè)土層抗剪、樁端土層抗壓過程、理論荷載—變形（Q-S）曲線類型緩變型曲線陡降型曲線載荷試驗地基土體破壞滑移線——普朗特爾原理SQ土體破壞滑移線Q-S

曲線abcda1c1d1Q

=

45

/2

=

45

/2

滑動面載荷試驗基樁側(cè)阻端阻發(fā)揮過程示意QSQ—樁頂荷載q—單位側(cè)摩阻F—樁側(cè)摩阻力P—樁底端承力S—樁頂沉降量L—樁體周長z—距地表深度oQ=F+PF=∫qLdzQ–S

曲線F–z

曲線基樁受力分析QqPqz載荷試驗荷載—變形（Q-S）曲線類型與工程體性質(zhì)及破壞方式緩變型曲線工程體偏于塑性，變形速率隨荷載的增加變化不大，以塑性變形為主，漸進式大變形，無明顯的破裂。工程體承載力的判定以位移是否超標為準則。陡降型曲線SQQuSQQu工程體偏于脆性，存在較明顯的臨界（極限）荷載。在荷載未超過臨界荷載時工程體表現(xiàn)為彈性，超過臨界荷載后，工程體即發(fā)生破壞，變形急劇增加。工程體承載力定為小于極限荷載的某一荷載值。載荷試驗測試原理——傳感原理測力試驗荷載測量：變阻、油壓工程體內(nèi)力測量：振弦、變阻測變形位移測量：機械、變阻應(yīng)變測量：變阻載荷試驗測試原理——傳感原理測力傳感器由一個或多個能在受力后產(chǎn)生形變的彈性體，和能感應(yīng)這個形變量的電阻應(yīng)變片組成的電橋電路組成。在受到外力作用后，粘貼在彈性體的應(yīng)變片隨之產(chǎn)生形變引起電阻變化，電阻變化使組成的惠斯登電橋失去平衡，從而產(chǎn)生一個與外力成線性正比變化的電量輸出。

液壓傳感器半導(dǎo)體薄膜在外力（壓力）作用下變形而產(chǎn)生壓電阻抗效應(yīng)，從而使阻抗的變化轉(zhuǎn)換成電信號。測試原理——傳感原理內(nèi)力測試傳感器工程體內(nèi)力測試傳感器在彈性基體安裝（或粘貼）傳感元件（振弦或變阻片），保證傳感元件與彈性基體變形一致。傳感器植入工程體，工程體受力產(chǎn)生內(nèi)力和變形，彈性基體與工程體變形一致。傳感元件將變形轉(zhuǎn)換為電信號。根據(jù)電信號與受力的標定關(guān)系即可實現(xiàn)內(nèi)力測量。類型振弦式（鋼筋計、土壓力盒等）應(yīng)變片式（鋼筋計等）

測試原理——傳感原理位移傳感器百分表利用機械傳動比放大微量位移，由指針表盤刻度表示位移值。位移傳感器原理：把位移轉(zhuǎn)換為電量，根據(jù)電量變化測定的傳感器。

類型電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，超聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器。

載荷試驗測試原理——

傳感原理振弦式傳感器舉例——鋼筋計JXG-1型鋼筋應(yīng)力計結(jié)構(gòu)示意1—彈性薄板2—鋼弦柱3—鋼弦4—鐵芯5—線圈6—蓋板7—密封塞8—電纜12345678JXG-1型鋼筋應(yīng)力計外形式中l(wèi)—鋼弦長度

—鋼弦線密度T—鋼弦所受張力f—鋼弦振動頻率即：標定T

和f

的關(guān)系，即可通過測量f變化測得T

的變化。試驗方法試驗技術(shù)關(guān)鍵加荷——試驗荷載如何施加？測量——荷載、位移如何測量？試驗技術(shù)要求試驗加載要求——承載板、加荷分級、加荷終止條件試驗觀測要求——采樣記錄時間和數(shù)據(jù)量載荷試驗工程體承壓板Q—荷載S—變形試驗方法加荷——

試驗荷載如何施加？液壓活塞上升，液壓不會轉(zhuǎn)化成千斤頂對承壓板的壓力。千斤頂承壓板載荷試驗工程體承壓板Q—荷載S—變形試驗方法加荷——

試驗荷載如何施加？液壓反力裝置反力裝置限制活塞上升，從而液壓轉(zhuǎn)化成千斤頂對承壓板的壓力。千斤頂承壓板載荷試驗試驗方法測量——

荷載、位移如何測量？荷載測量兩種方式測量千斤頂活塞和反力裝置之間的接觸壓力測量千斤頂?shù)囊后w壓力載荷試驗荷載測量載荷試驗荷載測量裝置示意反力裝置千斤頂承壓板力信號輸入到采集系統(tǒng)測力傳感器液壓傳感器載荷試驗試驗方法測量——荷載、位移如何測量？位移測量兩個要點測量點——荷載作用點基準點——工程體變形影響范圍以外載荷試驗位移測量載荷試驗位移測量裝置示意反力裝置磁性表座位移傳感器位移信號輸入到采集系統(tǒng)基準樁BenchMark基準梁ReferenceBeamd

3d

3d試驗方法試驗技術(shù)要求試驗加載要求——承載板、加荷分級、加荷終止條件試驗觀測要求——采樣記錄時間和數(shù)據(jù)量相關(guān)規(guī)范GB50007—2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002

GB50021－2001，巖土工程勘察規(guī)范．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002JGJ79－2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002載荷試驗試驗技術(shù)要求舉例土基載荷試驗檢測要求

承壓板

對于淺層平板載荷試驗，承壓板面積不應(yīng)小于0.25m2（對于軟土和粒徑較大的土不應(yīng)小于0.5m2）；對于深層平板載荷試驗，承壓板宜采用直徑為0.8m的剛性板，緊靠承壓板周圍外側(cè)的土層高度應(yīng)不小于80cm。

試驗技術(shù)要求舉例土基載荷試驗檢測要求

試坑試驗基坑寬度不應(yīng)小于承壓板寬度或直徑的三倍；深層平板載荷試驗的試井直徑應(yīng)等于承壓板直徑，當(dāng)試井直徑大于承壓板直徑時，緊靠承壓板周圍的土層高度不應(yīng)小于承壓板直徑。

應(yīng)保持試坑或試井底試驗土層的原狀結(jié)構(gòu)和天然濕度，并在承壓板下鋪設(shè)不超過20mm的砂墊層找平。

試驗技術(shù)要求舉例土基載荷試驗檢測要求

荷載分級

對于淺層平板載荷試驗，加荷分級不應(yīng)少于8級，最大加載量不應(yīng)小于設(shè)計要求的兩倍；對于深層平板載荷試驗，加荷分級應(yīng)為10～15級。沉降觀測

每級加載后，按間隔10、10、10、15、15min，以后為每隔半小時測讀一次沉降量。當(dāng)在連續(xù)兩小時內(nèi)，每小時的沉降量小于0.1mm時，則認為已趨穩(wěn)定，可加下一級荷載。

試驗技術(shù)要求舉例土基載荷試驗檢測要求

終止加載條件承壓板周圍的土明顯的側(cè)向擠出；沉降s急驟下降，荷載－沉降（p~s）曲線出現(xiàn)陡降段；在某一級荷載下，24小時內(nèi)沉降速率不能達到穩(wěn)定；本級沉降量大于前一級沉降量的5倍；沉降量與承壓板寬度或直徑之比大于或等于0.06；當(dāng)持力層堅硬，沉降量很小時，最大加載量達到預(yù)定加載值。限荷載當(dāng)滿足前四種情況之一時，其對應(yīng)的前一級荷載定為極限荷載。試驗技術(shù)要求舉例土基載荷試驗檢測要求

承載力判定承載力特征值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：

當(dāng)p~s曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應(yīng)的荷載值；當(dāng)極限荷載小于對應(yīng)比例界限的荷載值的2倍時，取極限荷載值的一半；若不能按上述二款要求確定，當(dāng)壓板面積為0.25～0.50m2時，可取s/d=0.01~0.015所對應(yīng)的荷載（d為承壓板直徑），但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。

同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應(yīng)少于三點，當(dāng)試驗實測值的極差不超過其平均值的30%時，取此平均值作為該土層的地基承載力特征值。

載荷試驗荷載測量載荷試驗荷載測量裝置示意反力裝置千斤頂承壓板力信號輸入到采集系統(tǒng)測力傳感器液壓傳感器載荷試驗試驗方法測量——荷載、位移如何測量？位移測量兩個要點測量點——荷載作用點基準點——工程體變形影響范圍以外載荷試驗位移測量載荷試驗位移測量裝置示意反力裝置磁性表座位移傳感器位移信號輸入到采集系統(tǒng)基準樁BenchMark基準梁ReferenceBeamd

3d

3d試驗方法試驗技術(shù)要求試驗加載要求——承載板、加荷分級、加荷終止條件試驗觀測要求——采樣記錄時間和數(shù)據(jù)量相關(guān)規(guī)范GB50007—2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002

GB50021－2001，巖土工程勘察規(guī)范．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002JGJ79－2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002載荷試驗試驗技術(shù)要求舉例土基載荷試驗檢測要求

承壓板

對于淺層平板載荷試驗，承壓板面積不應(yīng)小于0.25m2（對于軟土和粒徑較大的土不應(yīng)小于0.5m2）；對于深層平板載荷試驗，承壓板宜采用直徑為0.8m的剛性板，緊靠承壓板周圍外側(cè)的土層高度應(yīng)不小于80cm。

巖土工程原位測試靜力觸探靜力觸探StaticConePenetrationTest（CPT）荷蘭錐試驗（DutchConeTest）用靜力將一定規(guī)格和形狀的圓錐探頭以恒定的貫入速率壓入土體中，測定貫入過程中探頭所受到的阻力，根據(jù)貫入阻力大小間接判定土的物理力學(xué)性質(zhì)。靜力觸探CPT測試目的土類定名、劃分土層界面評定地基土的物理、力學(xué)、滲透性質(zhì)確定地基承載力/單樁極限承載力判定地基土液化適用范圍軟土、粘性土、粉土、砂類土、含少量碎石的土層。不適用于含較多碎石、礫石的土層和很密實的砂層。靜力觸探CPT測試參數(shù)比貫入阻力ps（單橋探頭）錐尖阻力qc、側(cè)壁摩擦阻力fs（雙橋探頭）孔隙水壓力u

及其消散（孔壓探頭CPTU）測試原理物理原理探頭壓入時受到的阻力大小與土層的軟硬程度成比例。探頭壓入時，土層孔隙水滲入探頭形成水壓力。傳感原理阻力測量：阻力轉(zhuǎn)化為電阻片的變形，形成電信號。孔壓測量：孔壓轉(zhuǎn)化為電阻膜片的變形，形成電信號。靜力觸探CPT——儀器設(shè)備量測系統(tǒng)探頭單橋探頭、雙橋探頭、孔壓探頭記錄儀器數(shù)字式電阻應(yīng)變儀、電子電位差自動記錄儀等探頭單橋探頭單橋探頭結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖1—頂柱；2—外套筒；3—探頭管；4—導(dǎo)線；5—環(huán)氧樹脂密封墊圈；6—橡皮管；7—空心變形柱；8—應(yīng)變片;9、探桿9土層阻力貫入力123657854錐尖摩擦筒頂柱變形套變形套探桿電阻片電阻片傳力桿傳力套側(cè)壁摩阻力錐尖阻力貫入力雙橋探頭結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖探頭孔壓探頭結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖探頭孔壓傳感器過濾器探桿孔隙水側(cè)壁摩阻力錐尖阻力貫入力靜力觸探CPT——儀器設(shè)備貫入系統(tǒng)加壓動力裝置液壓式、手搖鏈條式、電動機械式探桿剛性傳力桿，采用高強度無縫鋼管做成。反力裝置為探頭的貫入提供反力：地錨、壓重、地錨壓重聯(lián)合CLD-4型靜力觸探儀

主要技術(shù)參數(shù)：

貫入力：2噸

貫入速度：0.8～1.2m/mim

探桿長度：0.5m／支

整機重量：100kg。

江蘇省如皋大地儀器有限公司

貫入油缸輕便加壓裝置——液壓動力、地錨式反力靜力觸探CPT——試驗方法試驗準備孔壓探頭飽和觸探機定位探頭貫入孔壓消散試驗試驗終止靜力觸探CPT——試驗方法影響靜力觸探試驗的因素探頭、探桿規(guī)格探頭貫入引起土超孔隙水壓力，影響貫入阻力測量值。貫入速率溫度變化導(dǎo)致傳感器電阻應(yīng)變片變形，產(chǎn)生數(shù)據(jù)“零飄”?？讐禾筋^飽和探頭傾斜導(dǎo)致貫入阻力測量失真探桿彎曲傾斜一是導(dǎo)致貫入深度測量不準；二是不能有效地將貫入力傳導(dǎo)給探頭靜力觸探CPT——試驗方法影響靜力觸探試驗的因素溫度變化探頭部位溫度變化導(dǎo)致傳感器電阻應(yīng)變片變形，產(chǎn)生數(shù)據(jù)“零飄”。產(chǎn)生溫度變化的原因：應(yīng)變片通電時間過長；地面地下溫差；探頭貫入摩擦生熱；傳感變形體反復(fù)變形升溫。探頭傾斜、探桿彎曲探頭傾斜導(dǎo)致貫入阻力測量失真探桿彎曲傾斜：貫入深度測量不準；影響貫入力傳導(dǎo)?？讐簜鞲衅鞯奈恢煤屯杆畣卧叽缈讐簜鞲衅髟谔筋^的安裝位置不同所測孔壓結(jié)果不同探頭透水部分面積大小影響孔隙水的滲入，進而影響孔壓值。靜力觸探試驗技術(shù)要求（巖土工程勘察規(guī)范）圓錐錐頭截面積宜采用10cm2或15cm2，側(cè)壁面積宜為150~300cm2，錐尖錐角宜為60

。探頭應(yīng)均速、垂直地壓入土中，貫入標準速率宜為1.2

0.3m/min。探頭傳感器應(yīng)經(jīng)率定，室內(nèi)率定重復(fù)性誤差、線性誤差、溫度漂移、歸零誤差范圍為

0.5%~

1.0%，現(xiàn)場歸零誤差不應(yīng)超過3%。深度記錄誤差范圍應(yīng)為

1%。貫入深度超過50m時，應(yīng)量測觸探孔的偏斜度，校正土的分層界線。成果分析內(nèi)容（巖土工程勘察規(guī)范）繪制比貫入阻力與深度曲線、錐頭阻力與深度曲線、側(cè)壁摩阻力與深度曲線、側(cè)壁摩阻力與錐尖阻力比與深度曲線、孔隙水壓力與深度曲線以及超孔隙水壓力與深度曲線。根據(jù)貫入曲線的線型特征，結(jié)合相鄰鉆孔資料和地區(qū)經(jīng)驗劃分土層。計算各土層靜力觸探試驗參數(shù)的平均值。根據(jù)靜力觸探資料、利用地區(qū)經(jīng)驗關(guān)系估算土的強度、壓縮性、承載力、單樁承載力、沉樁可能性和判定液化勢等。根據(jù)孔壓靜探探頭在停止貫入時孔隙水壓力的消散曲線，估算土的滲透系數(shù)和固結(jié)系數(shù)。1.080.50.20.100412162086420051015202530孔壓（MPa）側(cè)摩阻力錐尖阻力摩阻比%地層剖面砂土淤泥砂土粘土泥炭粉土深度（m）U0預(yù)鉆深度靜力觸探試驗曲線與地層柱狀圖靜力觸探CPT——成果分析原始資料整理初讀數(shù)校正

應(yīng)變

=

1

0貫入阻力計算單橋探頭比貫入阻力：ps

=Kp

p雙橋探頭錐頭阻力：qc=Kq

q雙橋探頭側(cè)壁摩阻力：fs=Kf

f摩阻比計算摩阻比：Rf

=(fs/qc)100%初讀數(shù)讀數(shù)靜力觸探CPT——成果分析原始數(shù)據(jù)修正零漂校正曲線形狀修正深度修正變換拱橋電壓校正靜力觸探CPT——成果分析繪制觸探曲線、地層分層觸探曲線：參數(shù)—深度曲線地層分層單橋探頭觸探：按ps—z

曲線劃分雙橋探頭觸探：以qc—z

為主，fs—z

為輔分界面：曲線變化的超前和滯后之間靜力觸探CPT——成果分析繪制觸探曲線、地層分層pszBA超前滯后超前滯后地層變化時的電橋探頭靜力觸探比貫力—深度曲線靜力觸探CPT——成果分析分層試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算各土層觸探參數(shù)取本層觸探曲線數(shù)據(jù)點的加權(quán)平均值。譬如：psi—第i

孔穿計算土層的貫入阻力平均值（kPa）；hi—第i

孔計算土層的厚度；psmax—比貫入阻力最大值；psmin—比貫入阻力最小值。土質(zhì)不均，測試數(shù)據(jù)離散大，I類建筑靜力觸探CPT——成果應(yīng)用地基土分類土的原位狀態(tài)參數(shù)土的強度參數(shù)、變形參數(shù)淺基礎(chǔ)設(shè)計深基礎(chǔ)設(shè)計地基處理質(zhì)量控制砂土地基液化評價原位測試方法學(xué)習(xí)要點測試目的測試的目標、方法的適用范圍測試參數(shù)描述工程體特性的直接或間接的參數(shù)測試原理方法原理、儀器設(shè)備、關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)整理和分析數(shù)據(jù)處理方法、數(shù)據(jù)參數(shù)與工程體性質(zhì)的關(guān)系巖土工程原位測試動力觸探概述動力觸探DynamicPenetrationTest,DPT

利用一定的錘擊能量，將一定規(guī)格的探頭打入土中，根據(jù)打入土中的難易程度（貫入阻力或貫入一定深度的錘擊數(shù)）來判別土的性質(zhì)的現(xiàn)場測試方法。包括：圓錐動力觸探試驗DCPT標準貫入試驗StandardPenetrationTest,SPT基本原理貫入能量落錘能量式中，EM—理想自由落錘能量（J）

v—落錘碰撞錘墊使的速度（m/s）

M

—重錘質(zhì)量（kg）單擊貫入能量式中，e1

—

落錘效率系數(shù)

e2

—

探桿系統(tǒng)傳輸效率系數(shù)

e3

—

探桿系統(tǒng)傳輸效率系數(shù)動力觸探儀導(dǎo)桿重錘Mv探頭探桿桿長

l基本原理貫入阻力重錘擊數(shù)N

對應(yīng)的探頭貫入深度h，在貫入過程中探頭的貫入能量與探頭阻力做功相等，即：式中，Rd—探頭單位面積的貫入阻力

h—探頭貫入深度，簡稱貫入度

A—探頭橫截面積規(guī)定貫入度、落錘規(guī)格和落距（錘擊能量）、探頭規(guī)格（探頭錐角、橫截面積），錘擊數(shù)N

就能直接反映動貫入阻力Rd。圓錐動力觸探輕型圓錐動力觸探N10重型圓錐動力觸探N63.5超重型圓錐動力觸探N120應(yīng)根據(jù)土層的堅硬程度和密實程度選擇不同類型的試驗圓錐動力觸探圓錐動力觸探的類型及規(guī)格類型輕型重型超重型探頭規(guī)格直徑（mm）407474截面積（cm2）12.64343錐角（

）606060落錘錘重（kg）10±0.263.5±0.5120±1落距（cm）50±2

76±2100±2探桿直徑（mm）2542，5050~63試驗指標貫入深度（cm）301010錘擊數(shù)N10N63.5N120主要適用土類淺部填土、砂土、粉土和粘性土砂土、中密一下的碎石土和極軟巖密實和很密實的碎石土、極軟巖、軟巖圓錐動力觸探圓錐動力觸探試驗的目的可直接實現(xiàn)的目標進行地基土體的力學(xué)分層定性評價地基土的均勻性和物理性質(zhì)（密實度）查明土洞、滑動面、軟硬土層界面的位置通過建立經(jīng)驗統(tǒng)計關(guān)系后可實現(xiàn)的目標評定地基土的強度和變形參數(shù)評定天然地基的承載力估算單樁承載力圓錐動力觸探技術(shù)方法儀器檢定和校準落錘質(zhì)量—

稱重；探頭尺寸—

卡尺測量；探桿連接偏心度—

旋轉(zhuǎn)測量引孔用輕便鉆具開孔至試驗深度，保證探桿垂直，偏斜＜2%。孔深較大時可加套管。提錘、落錘人力提升、機械提升，最有落錘，錘擊速率15~30擊/min圓錐動力觸探技術(shù)方法轉(zhuǎn)動探桿（減少探桿與土層的摩阻力）對重型觸探，每貫入1m探桿轉(zhuǎn)動一圈半；貫入深度超過10m后，每貫入20cm轉(zhuǎn)動一次探桿。記錄錘擊數(shù)記錄規(guī)定貫入深度對應(yīng)的錘擊數(shù)停錘標準（遇堅硬土層）輕型觸探：貫入30cm擊數(shù)＞100，貫入15cm擊數(shù)＞50重型觸探：連續(xù)三次N63.5

＞50（停止試驗或改用超重型觸探）圓錐動力觸探影響因素桿長影響視具體情況決定是否進行桿長修正。桿側(cè)摩擦的影響軟粘土和有機土中側(cè)壁摩擦對擊數(shù)有影響；中密—密實砂土側(cè)壁摩擦可忽略上覆壓力的影響上覆壓力對貫入阻力影響顯著。密砂存在“臨界深度”——此深度以淺，錘擊數(shù)隨貫入深度增加而增大，大于此深度后錘擊數(shù)趨于穩(wěn)定值。臨界深度對砂土相對密度和探頭直徑增加而增大。圓錐動力觸探資料整理和成果應(yīng)用繪制擊數(shù)—深度（N—h）曲線N10—h，N63.5—h，N120—h劃分土層界線根據(jù)土層的軟硬變化位置劃分土層界線。計算各土層的平均擊數(shù)掐頭去尾，厚度加權(quán)平均成果應(yīng)用確定軟弱土層和堅硬土層的分布，評定地基土的均勻性、密實度，估算地基土的力學(xué)性質(zhì)。動貫入阻力變化“超前”探頭進入變硬或變軟的土層前，動貫入阻力提前變大或變小。提前范圍約為探頭直徑的2~3倍。標準貫入試驗試驗?zāi)康臏y定土層的標準貫入擊數(shù)N，與其他原位測試手段或室內(nèi)試驗成果進行對比，建立統(tǒng)計關(guān)系，積累地區(qū)經(jīng)驗，評定地基土的物理力學(xué)性質(zhì)。評價地基土的物理狀態(tài)。評價地基土的力學(xué)性能參數(shù)。計算天然地基承載力。計算單樁極限承載力，評價場地成樁可能性。評價場地砂土和粉土的液化可能性及等級。標準貫入試驗試驗設(shè)備貫入器（探頭）對開管：兩個半圓管合在一起形成筒形取土器。管靴：底端帶刃口的圓筒。通過螺紋與對開管套接，使對開管合二為一。穿心錘重63.5kg，鑄鋼，有

45mm穿心孔。自動或手動脫鉤控制落錘。觸探桿國際上多用

45mm無縫鋼管，我國常用42mm工程地質(zhì)鉆桿。設(shè)有錘墊。標準貫入試驗試驗設(shè)備落錘重錘質(zhì)量（kg）63.5落距（cm）76貫入器（探頭）對開管長度（mm）＞500外徑（mm）51內(nèi)徑（mm）35管靴長度（mm）50~76刃口角度（

）18~20刃口單刃厚度（mm）2.5觸探桿直徑（mm）42相對彎曲＜1/1000錘擊速率<30擊/min預(yù)留土層厚度15cm貫入深度30cm記錄相應(yīng)錘擊數(shù)N

試驗要點測試參數(shù)：30cm貫入深度錘擊數(shù)N標準貫入試驗試驗方法與技術(shù)要求需與鉆探配合試驗步驟、技術(shù)要求采用回轉(zhuǎn)鉆進，保持孔內(nèi)水位略高于地下水位鉆進至試驗層位之上15cm處，清孔后換用標準貫入器，測定孔底深度。采用自動脫鉤的穿心錘裝置，盡量減少導(dǎo)向桿與穿心錘之間的摩擦，保持導(dǎo)向桿的垂直度，使重錘脫鉤后可以自由落下。將貫入器打入土中，錘擊速率小于30擊/min。標準貫入試驗試驗方法與技術(shù)要求需與鉆探配合試驗步驟、技術(shù)要求先打入15cm不計錘擊數(shù)。繼續(xù)貫入30cm，記錄相應(yīng)的錘擊數(shù)——標貫擊數(shù)N。若遇厚實砂層提出貫入器，取出貫入器中的土樣進行鑒別描述記錄。然后更換鉆具繼續(xù)鉆進，至下一試驗層位重復(fù)上次的試驗步驟。一般，每個1~2m進行一次試驗。標準貫入試驗標準貫入與圓錐動力觸探的差別探頭不同。標準貫入器頭部為帶刃口的圓管，貫入過程中，探頭對土體同時產(chǎn)生擠壓和剪切。部分土體會擠入貫入器。影響因素孔底土體的應(yīng)力狀態(tài)錘擊能量—

探桿系統(tǒng)錘擊能量標定巖土工程原位測試波速測試巖土體彈性波速的意義彈性波波速參數(shù)在巖土工程中的應(yīng)用——測試目的巖體完整性評價工程巖體完整性指數(shù)場地土層類型劃分剪切波速VS（140/250/500）m/s

（軟/較軟/較硬/硬）場地類別劃分等效剪切波速

VSe

（140/250/500）m/s

場地特征周期Tg

估算Tg=4H/VSe,式中，H—場地有效土層厚度

混凝土構(gòu)件（梁、柱、樁等）質(zhì)量評價，巖土體密實度評價……巖土體彈性波速的意義彈性波波速與介質(zhì)物理參數(shù)的關(guān)系縱波波速VP橫波波速VS三維介質(zhì)一維介質(zhì)式中，

—

拉梅常數(shù)；

—

介質(zhì)密度；

—

剪切模量；E

—

楊氏模量當(dāng)

=0

時，VS

=0。液體中不能傳播橫波巖土體彈性波速的意義彈性波波速與介質(zhì)物理參數(shù)的關(guān)系將以上表達式代入彈性波速公式得：

—

泊松比巖土體彈性波速的意義彈性波波速與介質(zhì)物理性質(zhì)液體中無橫波傳播水中的縱波速度：VP=1300~1500m/s

土體骨架縱波速度：VP=300m/s左右

土體縱波波速受水體影響大，故主要測橫波

巖石縱波速度：

VP＞

3500m/s巖土體波速測試的方法基本原理

速度=距離/時間

根據(jù)實際條件恰當(dāng)布置觀測系統(tǒng)（彈性波動激發(fā)—觀測點的組合），確定波動從激發(fā)點到觀測點的路徑長度（距離），在測試記錄波形上獲取縱波和橫波的傳播時間（走時）。巖土體波速測試的方法技術(shù)難點震相識別

縱波傳播速度最快，一般為初至波（檢波器耦合良好、無噪聲干擾條件下，在波速觀測系統(tǒng)中，縱波到達之前觀測點處的介質(zhì)應(yīng)該處于靜止?fàn)顟B(tài)），所以在地震記錄波形中縱波波形清晰可辨。而橫波傳播速度小于縱波速度，所以為續(xù)至波，在地震記錄波形中橫波初至波形一般疊加在縱波的延續(xù)波形中，初至?xí)r間難以確定。

需要根據(jù)具體觀測條件采取相應(yīng)的技術(shù)措施獲取橫波走時。不同質(zhì)點振動方式、經(jīng)不同的路徑傳播到達觀測點的波動（在地震記錄波形圖中的表現(xiàn)）。巖土體波速測試的方法巖土體波速測試的方法儀器設(shè)備XG-I懸掛式波速測井儀懸掛式鉆孔波速測試儀工作原理示意圖激振器檢波器1檢波器2P波初動S波初動VSVSt1t2P波初動鉆孔孔內(nèi)液體孔壁土體電纜巖土體波速測試的方法儀器設(shè)備北京奧林匹克公園主山鉆孔波速測試波形圖51015202530T/msZ/m第1道第2道T/ms單孔懸掛測試波形巖土體波速測試的方法儀器設(shè)備貼壁測試波形及解釋結(jié)果巖土體波速測試的方法儀器設(shè)備TB-I貼壁式波速測井儀現(xiàn)場測試工作示意測試計算原理巖土體波速測試的方法測試方法概覽巖土樣品測試穿透法建筑構(gòu)件測試穿透法、跨孔法、面波法巖體波速測試穿透法、跨孔法、面波法場地土層波速測試單孔法、跨孔法、面波法measuringthetraveltimeofP-andS-waves,thedistancefromthesourcetothereceivers,alongthewallofasingleborehole.Determiningtheelasticwavevelocitydistributionintheboreholedirection.

BlasterPumpAmpRecorderWeightABBCPlankS-waveP-waveGeophonesfortimebreakA–FallingweightB–StrikingHorizontallyC–BlastingReceiverBoreholeTimebreakAlsocalledthe“cross-hole”method.Requirestwoormoreboreholes.generatingseismicwavesinoneholeanddetectingtheirarrivalinadjacentholes.VelocitydistributionintherockmassismeasuredbetweenboreholesaccordingtothetraveltimesofP-andS-wavesanddistancefromsourcetoreceiver.PumpGeophonefortimebreakP-andS-wavesP-andS-wavesAmpRecorderSourceTimebreakBoreholesReceiver2Receiver1No.2No.1No.3HammeringRodExamplewaveformsofwavevelocitytestinasingleborehole

t=0.3ms,tP=1.6ms,tS=5.4msA:verticalcomponentofmeasuredwave;B,C:horizontalcomponentofmeasuredwavesstimulatedintwooppositedirectionsPPPSSSt/mst/msABC面波法穩(wěn)態(tài)面波法測定面波的相速度VR檢波器3檢波器2檢波器1激振器xtVR=x/t面波法瞬態(tài)面波法瞬態(tài)面波由多種頻率成份疊加而成將各測點上的瞬態(tài)面波分解為一系列的單頻面波按穩(wěn)態(tài)法求相速度瑞雷波檢測示意圖面波成分震源面波法有關(guān)面波的幾個基本概念相速度（phasevelocity）群速度（groupvelocity）頻散（dispersion）頻散曲線（curveofdispersion）頻散特征（featureofdispersion)單一頻率成分的波動傳播所對應(yīng)的波速，稱為相速度

各種頻率成分的波動相干疊加后的宏觀波動傳播速度，稱為群速度頻散是指波傳播速度隨波動頻率變化的現(xiàn)象頻散曲線是描述相速度與波動頻率（波長、波數(shù)）之間關(guān)系的曲線頻散特征是指相速度與波動頻率之間關(guān)系的其變化

面波法面波的關(guān)鍵特征能量——集中在界面附近，影響一定深度穿透深度——高頻淺、低頻深波前/等相位面——柱面（軸對稱）

=0.10

=0.15

=0.20

=0.25

=0.30

=0.35

=0.40

=0.45

=0.48

=0.499UW

=0.499

=0.48

=0.45

=0.40

=0.35

=0.30

=0.25

=0.20

=0.15

=0.10U,W瑞雷波在深度方向的衰減U—水平位移振幅W—垂直位移振幅Z/

R=

R=VR/fW/W0=1/e

…………界面（1）第1層第2層第3層第4層界面（2）界面（3）第m

1層第m層第m

1層界面（m

1）界面（m）第n

1層第n層界面（n

1）自由表面均勻、各向同性層狀介質(zhì)模型zx瑞雷波探測的原理均勻各向同性層狀介質(zhì)頻散曲線d1=1md1=3md1=5md1=7mVR/m

s-1f/Hzd1=1,3,5,7m;

1=1.8g

cm

3;VP1=250m

s

1;VS1=95m

s

1;（1）兩層介質(zhì)模型

2=1.9g

cm

3;VP2=250m

s

1;VS2=150m

s

1模型參數(shù)瑞雷波探測的原理均勻各向同性層狀介質(zhì)頻散曲線d2=2md2=5md2=7mVR/m

s-1f/Hzd2=2,5,7m;

2=1.9g

cm

3;VP2=450m

s

1;VS2=150m

s

1;（2）三層介質(zhì)模型三層介質(zhì)模型參數(shù)d1=1m;

1=1.8g

cm

3;VP1=300m

s

1;VS1=100m

s

1;

3=2.0g

cm

3;VP3=700m

s

1;VS3=225m

s

1瑞雷波探測的原理均勻各向同性層狀介質(zhì)頻散曲線d3=5md3=10md3=15md3=20mVR/m

s-1f/Hzd1=1m;

1=2.4g

cm

3;VP1=800m

s

1;VS1=462m

s

1;（3）四層介質(zhì)模型四層介質(zhì)模型參數(shù)d3=5,10,15,20m;

3=2.6g

cm

3;VP3=1400m

s

1;VS3=808m

s

1;d2=2m;

2=2.4g

cm

3;VP2=1000m

s

1;VS2=577m

s

1;

4=2.8g

cm

3;VP4=2000m

s

1;VS4=1154m

s

1瑞雷波探測的原理實測瑞雷波頻散曲線的解釋速度—深度剖面法頻散曲線擬合法根據(jù)速度—深度曲線定性解釋所得到的巖土體分層大致情況建立巖土體初始分析模型；然后根據(jù)波動理論計算巖土體初始分析模型的頻散曲線并與實測頻散曲線相比較，不斷調(diào)整修改巖土體分析模型的參數(shù)使理論頻散曲線不斷靠近實測頻散曲線；在理論曲線與實測頻散曲線之間的誤差滿足一定精度要求的條件下即可將最后修定的巖土體分析模型作為面波探測的巖土體解釋結(jié)果。

VR/m

s-1f/HzVR/m

s-1

R/mVR/m

s-1H/m

R=VR/fH=

R瑞雷波探測資料解釋的速度—深度剖面法示意面波法應(yīng)用實例漳州后石電廠地基強夯效果的檢測瑞雷波探測的工程實例

——漳州后石電廠地基強夯效果的檢測工程概況及地基強夯處理效果檢測要求

填海造陸、規(guī)模大（36萬m2），原海底地形復(fù)雜、起伏顯著技術(shù)指標加固深度：H

8m

分區(qū)承載力壓縮模量Bfk

300kPaEs

15MPaCfk

250kPaEs

12MPa瑞雷波探測的工程實例

——漳州后石電廠地基強夯效果的檢測觀測系統(tǒng)和儀器設(shè)備測線布置：控制點密度的要求為每1000m2布設(shè)3個測點儀器設(shè)備：SWG多波地震探測儀，配套的檢波器為西安石油儀器廠生產(chǎn)的SSJ-4.5、SQJ8-100型檢波器，前者的固有頻率為4.5Hz，后者為100Hz。

b.測線的布置及測點編號18mm18m縱線橫線n測點lmn第l

期檢測區(qū)m

橫線編號n

縱線編號a.

測線S2134562.75m4m4m4m4m4m激發(fā)點檢波器S觀測系統(tǒng)示意圖瑞雷波探測的工程實例

——漳州后石電廠地基強夯效果的檢測有效探測深度和工作頻段的控制按f=VR/

R，

VR=200m

s-1

考慮穿透深度H=10m工作頻段低頻應(yīng)達到15Hz左右分辨上限定為1m工作頻段高頻應(yīng)在150Hz左右同一排列同一激發(fā)點上大、小錘激發(fā)的記錄波形對比瑞雷波探測的工程實例

——漳州后石電廠地基強夯效果的檢測檢測結(jié)果及強夯處理效果評價波速—深度（VR—H）剖面

瑞雷波速度的橫向分布

地基承載力f0、變形模量E0的分布

強夯處理效果

VR/m

s-1H/m測點21015VR/m

s-1H/m測點40309VR/m

s-1H/m測點50512部分測點VR—H剖面圖VR/m

s-1H/mB點VR/m

s-1H/mF點VR/m

s-1H/mD點試驗區(qū)部分測點強夯效果對比A/mB/mVR/m

s-1漳州后石電廠強夯地基H=4m深度瑞雷波相速度VR（m

s-1）分布圖B/mA/mf0/kPa漳州后石電廠強夯地基承載力基本值f0（kPa）分布圖瑞雷波探測的工程實例

——

陜甘寧天然氣進京管線過京石高速公路頂管工程注漿效果檢測工程概況和檢測目的位置：豐臺區(qū)五里店附近橫穿京石高速公路

工藝：采用單節(jié)長3m、內(nèi)徑約1.5m、壁厚約16cm的預(yù)制鋼筋混凝土管利用頂管工藝在路基中穿過，混凝土管頂壁到路面的距離約為7m，穿越長度約為50m

檢測要求：了解頂管施工及注漿后路基的密實程度，以便對公路路基的狀態(tài)做出判斷。宜采用不中斷交通的無損檢測方法面波法應(yīng)用實例頂管施工對高速公路路基影響的檢測

Locationoftheroadsectionwherethegaspipelineisacrossing(inredcircle)

瑞雷波探測的工程實例

——

陜甘寧天然氣進京管線過京石高速公路頂管工程注漿效果檢測儀器設(shè)備和觀測系統(tǒng)布設(shè)儀器設(shè)備：采SWG多波地震探測儀配SQJ8-100型（100Hz）檢波器，用小手錘在混凝土管內(nèi)頂壁上敲擊以激發(fā)頻率較高的瑞雷波

測線布設(shè)：在混凝土管內(nèi)頂部布置測線，用石膏作為粘接劑將檢波器固定在管內(nèi)頂壁上。測線上一次排列12個測點（12道檢波器），測點間隔0.5m，一次排列可覆蓋5.5m。不同次排列首尾相接，即上一次排列的最后一個測點與下一次排列的第一個測點重合，從而保證所采集的面波數(shù)據(jù)能夠?qū)茼斅坊M行連續(xù)的探測。測線覆蓋范圍x=0~49.5m

RoadfoundationConcreteculvertb.SectionA-AX/m

ConcreteculvertRoadfoundationSourceDetectorH/mSN0AAa.SectionS-NFig.3SketchmapforobservingsystemofRayleighwavesinsidetheconcreteculvert瑞雷波探測的工程實例

——

陜甘寧天然氣進京管線過京石高速公路頂管工程注漿效果檢測瑞雷波探測的工程實例

——

陜甘寧天然氣進京管線過京石高速公路頂管工程注漿效果檢測檢測記錄分析及注漿效果評價記錄波形VR—H剖面速度分布剖面圖注漿效果評價__123456789101112第8次排列第2次激發(fā)記錄波形H/mVR/m

s-1x=38.75m處VR—H剖面H/mH/mVR/m

s-1陜甘寧天然氣進京管線過京石高速公路頂管工程管頂路基瑞雷波速度分布圖x/m面波法應(yīng)用實例故宮漢白玉欄板風(fēng)化程度的檢測瑞雷波探測的工程實例

——故宮漢白玉欄板風(fēng)化程度的檢測故宮武英殿前西側(cè)第一塊漢白玉欄板瑞雷波探測的工程實例

——故宮漢白玉欄板風(fēng)化程度的檢測儀器設(shè)備和觀測系統(tǒng)布設(shè)儀器設(shè)備：DB16型工程多波參數(shù)分析儀，用脈沖荷載在欄板上表面激發(fā)瑞雷波，用8個壓電陶瓷換能器分別在8個測點上拾取超聲波動測線布設(shè)：測點間距

X=5cm，儀器以

t=2

s的時間間隔將波動信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字記錄

SketchmapfortheobservingsystemofultrasonicCTonthemarbleplateX=0XXYA—AorientationNorthside0StimulatingtransducerReceivingtransducer15cmXSketchmapfortheobservingsystemofRayleighwavesonthetopofthemarbleplatePulseTransducer15cm

X=5cmX=0HEMarbleplate15cmthick

XTransducerforCTH=15cmAA武英殿前西側(cè)第一塊漢白玉欄板頂面瑞雷波及側(cè)面CT觀測系統(tǒng)示意瑞雷波探測的工程實例

——故宮漢白玉欄板風(fēng)化程度的檢測檢測資料分析及武英殿前西側(cè)第一塊漢白玉欄板風(fēng)化現(xiàn)狀記錄波形VR—H剖面速度分布剖面圖故宮武英殿前西側(cè)第一塊漢白玉欄板頂面超聲波檢測記錄波形t/sRayleighwave

H/cmVR/m

s-1(1)測點1~2H/cmVR/m

s-1(2)測點2~3VR/m

s-1H/cm(3)測點3~4H/cmVR/m

s-1(4)測點4~5H/cmVR/m

s-1(5)測點5~6H/cmVR/m

s-1(6)測點6~7VR/m

s-1H/cm(7)測點7~8故宮武英殿前西側(cè)第一塊漢白玉欄板超聲波VR—H曲線cmH/cmX/cmE051015202530510152025510152025VR/m

s-11003005007009001100130015001700故宮武英殿前西側(cè)第一塊漢白玉欄板瑞雷波檢測豎向速度剖面VP/m

s-1X/cmY/cmEN故宮武英殿前西側(cè)第一塊漢白玉欄板頂面以下15cm水平CT剖面面波法應(yīng)用實例地下空洞的瑞雷波探測瑞雷波探測的工程實例NW28m42m52m大門9.6m排列1排列2排列3排列4排列6排列5排列7排列9排列8排列10排列12排列1110.7m倉庫門倉庫

X=0.5m12.2m0.5m倉庫門測線1測線2測線3測線4圍墻圍墻圍墻EX/mH/mVR/m

s－1二次測線1北側(cè)測線瑞雷波速度分布剖面圖EX/mH/mVR/m

s－1一次測線1瑞雷波速度分布剖面圖42m52mNW倉庫門9.6m10.7m28m12.2m一次測線10.5m0.75m5.8m6.2m4.0m3.7m洞軸線洞頂埋深約3m，洞寬約2m。洞寬范圍倉庫大門倉庫門附圖4面波探測推斷防空洞分布平面位置示意二次測線17.5m20m35m47m1m1.75m6.5m洞軸線洞頂埋深約3~4m，洞寬約2m。二次測線2一次測線2二次測線3一次測線3二次測線4一次測線4二次測線50.75m3.m原位測試方法學(xué)習(xí)要點測試目的測試的目標、方法的適用范圍測試參數(shù)描述工程體特性的直接或間接的參數(shù)測試原理和方法方法原理、儀器設(shè)備、關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)整理和分析數(shù)據(jù)處理方法、數(shù)據(jù)參數(shù)與工程體性質(zhì)的關(guān)系巖土工程原位測試脈動測試脈動測試

地脈動（Microtremor）——常時微動振幅數(shù)

m、周期0.1~10s、持續(xù)不斷的非重復(fù)性地面微弱振動。

Groundsurfaceisalwaysvibratingwithamplitudesofseveralmicrometersandwithperiodsof0.1to10second.Suchsmallvibrationsarecalledmicrotremors.

脈動測試

地脈動（Microtremor）激發(fā)源（隨機振源）自然源：地震、風(fēng)振、火山活動、海洋波浪等;人為源：交通、動力機器、工程施工等震源到測點的傳播經(jīng)場地不同性質(zhì)的巖土層界面多次反射和折射后傳播到場地地面

脈動測試

地脈動的物理意義根據(jù)共振原理，具有豐富頻率成分的地脈動中振幅最為顯著的頻率成分（卓越頻率）可以反映場地巖土體的共振頻率。1985年墨西哥地震后，對墨西哥河谷進行了系統(tǒng)的地脈動測量，發(fā)現(xiàn)場地卓越周期與墨西哥河谷土層厚度有關(guān)建筑物破壞集中在場地卓越周期為1.5~2.5s的區(qū)域脈動測試

地脈動的應(yīng)用場地卓越周期（特征周期）測定以卓越周期為主的場地分類、卓越周期和震害關(guān)系的研究及應(yīng)用脈動測試測試依據(jù)GB/T50269－97，地基動力特性測試規(guī)范．

測試目的為工程抗震和隔振設(shè)計提供場地的卓越周期和脈動幅值

適用范圍適用于周期在0.1~1.0s、振幅小于3

m的地脈動測試

脈動測試——儀器設(shè)備測試系統(tǒng)拾振器放大器采集器脈動測試——儀器設(shè)備測試系統(tǒng)通頻帶應(yīng)選擇為1～40Hz；信噪比應(yīng)大于80dB；

低頻特性應(yīng)穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)放大倍數(shù)不應(yīng)小于106；測試系統(tǒng)應(yīng)與數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)相配接。系統(tǒng)應(yīng)能在

10～40

C范圍內(nèi)正常工作，以適應(yīng)不同地區(qū)和不同季節(jié)使用。脈動測試——儀器設(shè)備拾振器拾振器宜鉛垂向和水平向的速度型傳感器，其通頻帶應(yīng)為2～80Hz，阻尼系數(shù)應(yīng)為0.65～0.70，電壓靈敏度不應(yīng)小于30V?s/m，最大可測位移不應(yīng)小于0.5mm。也可采用頻率特性和靈敏度等滿足測試要求的加速度型傳感器。地下脈動測試用的速度型傳感器，其通頻帶應(yīng)為1～25Hz，并應(yīng)嚴格密封防水。脈動測試——儀器設(shè)備拾振器891-4型拾振器

通頻帶寬：0.5~30Hz；靈敏度：1.5~50V/ms1脈動測試——儀器設(shè)備放大器當(dāng)采用速度型傳感器時，放大器應(yīng)采用帶低通濾波功能的多通道放大器，其振幅一致性偏差應(yīng)小于3％，相位一致性偏差應(yīng)小于0.1ms，折合輸入端的噪聲水平低于2

V。電壓增益應(yīng)大于80dB。

當(dāng)采用加速度型傳感器時，應(yīng)采用多通道適調(diào)放大器。放大器宜具備體積小、重量輕、防塵、防潮、便于攜帶等性能。

脈動測試——儀器設(shè)備放大器891型六線放大器6通道；通頻帶（-3dB）：0.15~100Hz；電源：

6~18V（DC）脈動測試——儀器設(shè)備采集與分析系統(tǒng)信號采集與分析系統(tǒng)宜采用多通道，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）位數(shù)不宜小于12位。

曲線與圖形顯示不宜低于圖像清晰度指標（VGA），并應(yīng)具有抗混淆濾波功能，低通濾波宜為80dB/oct，計算機內(nèi)存不應(yīng)小于4.0MB。

應(yīng)具有加窗功能和時域、頻域分析軟件。

脈動測試——儀器設(shè)備采集器SWG多波地震儀12通道各通道采樣點數(shù)：215~8192個采樣間隔：8s~15s增益：6~96dB脈動測試——現(xiàn)場測試脈動測試——現(xiàn)場測試地面測試地脈動測點數(shù)應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計需要、建筑場地大小和地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度確定，在一個場地上不應(yīng)少于2個測點（每個測點布置x、y、z三個方向）。

在距離測點100m范圍內(nèi)應(yīng)無人為振動干擾。

應(yīng)根據(jù)所需頻率范圍設(shè)置低通濾波頻率和采樣頻率，采樣頻率宜取50~100Hz，每次記錄時間不應(yīng)少于15min，記錄次數(shù)不得少于2次。

井下測試當(dāng)擬建建筑物為高聳建筑物或精密儀器廠房時，對該場地宜同時進行地面和孔中地脈動測量。

孔中測點的深度視工程設(shè)計要求或地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜程度而定。一般宜在2~3個深度測量。孔中拾振器的拾振方位與地面拾振器的拾振方位宜一致，以便對照。

為便于與地面脈動對比分析，孔中測點的地面投影與地面測點的水平距離不得大于1.0m。在地脈動測量前，宜進行孔中測斜工作，以保證測點和測量精度。

脈動測試——數(shù)據(jù)處理地脈動譜分析首先按采樣定理的要求選擇合理的采樣頻率，每個樣本數(shù)據(jù)采樣點以1024點為宜。實際工程應(yīng)用時，采樣頻率可按所求頻率上限的3~5倍選取，采樣間隔宜取0.01～0.02s。應(yīng)對多個樣本進行頻域分析，取多個樣本頻譜的平均值作為地脈動的頻域分析結(jié)果，頻域平均次數(shù)不宜少于32次。

脈動測試——數(shù)據(jù)處理卓越頻率fmax取頻率譜中最大峰值所對應(yīng)的頻率。當(dāng)頻譜中出現(xiàn)多峰且各峰的峰值相差不大時，可在譜分析的同時，進行相關(guān)或互譜分析，以便對場地脈動卓越頻率進行綜合評價。

脈動測試——數(shù)據(jù)處理卓越周期Tg根據(jù)卓越頻率，按下式確定

Tg=1/fmax脈動測試——數(shù)據(jù)處理脈動幅值取實測脈動信號的最大幅值。確定脈動信號幅值時，應(yīng)排除人為干擾信號的影響。

脈動測試——測試結(jié)果測試結(jié)果應(yīng)包括下列內(nèi)容測試資料的數(shù)據(jù)處理方法及分析結(jié)果脈動時程曲線傅立葉譜或功率譜圖測試成果表

脈動測試——測試報告測試結(jié)果應(yīng)包括下列內(nèi)容測試資料的數(shù)據(jù)處理方法及分析結(jié)果脈動時程曲線傅立葉譜或功率譜圖測試成果表

脈動測試——測試實例探工樓底層脈動測試

脈動測試——測試實例測試要求探工樓一層地面地脈動

卓越周期脈動幅值脈動測試——測試實例現(xiàn)場測試拾振器：891-4型拾振器（速度傳感器）

放大器：891型六線放大器

采集器：SWG多功能地震探測儀

脈動測試——測試實例儀器系統(tǒng)標定拾振器振動臺v(t)=V

sin2

ft振動臺輸出振動速度時程I(t)=A

sin(2

ft

+

)采集器記錄振動響應(yīng)時程

=A/V

振動臺輸出振動頻率

f儀器系統(tǒng)增益

kV—振動臺輸出振動幅值（cm

s－1）A—儀器記錄振幅（mV）

—系統(tǒng)放大倍數(shù)（mV/（cm

s－1））脈動測試——測試實例儀器系統(tǒng)標定結(jié)果通道放大器狀態(tài)拾振器編號振動方向拾振器檔位放大倍數(shù)（靈敏度）mV/（cm

s－1）1參數(shù)2，增益3V509垂直465.432