GB_T50269地基动力特性测试规范 GB_T50269

建标 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 中中华人民共和国国家标准 地基动力特性测试规范 发布实施 国 家 技 术 监 督 局 中华人民共和国建设部 联合发布 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 中华人民共和国国家标准 地 基 动 力 特 性 测 试 规 范 主编部门中华人民共和国机械工业部 批准部门中 华 人 民 共 和 国 建 设 部 施行日期年月日 北京 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 关于发布国家标准 地基动力特性测试规范的通知 建标号 根据国家计委计综号文的要求由机械工业部 会同有关部门制订的地基动力特性测试规范已经有关部门会 审 现批准 地基动力特性测试规范为推荐性 国家标准自一九九八年五月一日起施行 本标准由机械工业部负责管理具体解释等工作由机械工业部研 究院负责出版发行由建设部标准定额研究所负责组织 中华人民共和国建设部 一九九七年九月十二日 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 目次 总则 术语符号 术语 符号 基本规定 激振法测试 一般规定 设备和仪器 测试前的准备工作 测试方法 数据处理 地基动力参数的换算 振动衰减测试 一般规定 测试方法 数据处理 地脉动测试 一般规定 设备和仪器 测试方法 数据处理 波速测试 一般规定 设备和仪器 测试方法 数据处理 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 循环荷载板测试 一般规定 设备和仪器 测试前的准备工作 测试方法 数据处理 振动三轴和共振柱测试 一般规定 设备和仪器 测试方法 数据处理 附录激振法测试地基动力参数计算表 附录振动衰减测试记录表 附录波速测试记录表 附录循环荷载板测试记录表 附录振动三轴和共振柱测试记录表 附录本规范用词说明 附加说明 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 总则 为了统一地基动力特性的测试方法 确保测试质量 为工 程设计提供可靠的动力参数制订本规范 本规范适用于各类建筑物和构筑物的天然地基和人工地 基的动力特性测试 地基动力特性的测试 应根据工程的实际需要 采用下列 一种或几种测试方法 在分析比较的基础上确定地基动力参数 对 于动力机器基础设计所需的地基动力参数 必须采用激振法测试 激振法测试 振动衰减测试 地脉动测试 波速测试 循环荷载板测试 振动三轴和共振柱测试 地基动力特性测试 除应符合本规范的规定外 尚应符合 国家现行有关标准规范的规定 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 术语符号 术语 水平回转耦合振动 基础沿一水平轴平移并绕另一水平轴同时产生回转振动的耦 合振动 地脉动 由气象海洋地壳构造活动的自然力和交通等人为因素所 引起的地球表面固有的微弱微米级振动 压缩波 介质中质点的位移方向平等于波传播方向的波 剪切波 介质中质点的位移方向垂直于波传播方向的波 破坏振次 试样达到破坏标准所需的等幅循环应力作用次数 动强度比 试样面上的动剪强度与初始法向有效应力的比值 振次比 动应力作用下的振次与破坏振次的比值 动孔压比 在循环应力作用下试样的孔隙水压力增量与侧向有效固结应 力的比值 动剪应力比 试样面上的动剪应力与侧向有效固结应力的比值 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 动剪变模量比 对应于某一剪应变幅的动剪变模量与同一固结应力条件下 的最大动剪变模量的比值 符号 作用和作用效应 基础竖向振动的共振振幅 基础水平回转耦合振动第一振型共振峰点水平振 幅 基础水平回转耦合振动第一振型共振峰点竖向振 幅 基础扭转振动共振峰点水平振幅 基础有阻尼固有频率 基础竖向振动的共振频率 基础水平回转耦合振动第一振型共振频率 基础竖向无阻尼固有频率 基础水平回转耦合振动第一振型无阻尼固有频率 基础水平向无阻尼固有频率 基础回转无阻尼固有频率 基础扭转振动的共振频率 基础扭动振动无阻尼固有频率 试样系统扭转振动的共振频率 试样系统纵向振动的共振频率 计算指标 地基抗压刚度 地基抗剪刚度 地基抗弯刚度 地基抗扭刚度 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 单桩抗压刚度 桩基抗弯刚度 地基竖向阻尼比 地基水平回转向第一振型阻尼比 地基扭转向阻尼比 测试基础的质量 基础竖向振动的参振总质量包括基础激振设备 和地基参加振动的当量质量 基础水平回转耦合振动的参振总质量包括基础 激 振设备和地基参加振动的当量质量 基础扭转振动的参振总质量包括基础激振设备 和地基参加振动的当量质量 压缩波波速 剪切波波速 瑞利波波速 地基能量吸收系数 地基的动泊松比 地基的质量密度 地基的动弹性模量 地基的剪变模量 试样剪应变模幅 试样轴应变幅 试样扭转向阻尼比 试样纵向阻尼比 试样轴向动应力幅 平均有效主应力 有效大主应力 有效小主应力 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 潜在破裂面上的初始法向有效应力 潜在破裂面上的初始剪应力 潜在破裂面上的动强度 潜在破裂面上的地震总应力抗剪强度 试样面上的动强度比 加荷时地基变形量 卸荷时地基塑性变形量 地基弹性变形量 几何参数 测试基础底面积 试样直径 测试基础高度 基础重心至基础顶面的距离 基础重心至基础底面的距离 基础重心至激振器水平扰力的距离 试样高度 测试基础的埋置深度 基础底面对通过其形心轴的惯性矩 基础底面对通过其形心轴的极惯性矩 基础底面对通过其重心轴的转动惯量 基础底面对通过其重心轴的极转动惯量 计算参数 基础埋深对地基抗压刚度的提高系数 基础埋深对地基抗剪刚度的提高系数 基础埋深对地基抗弯刚度的提高系数 基础埋深对地基抗扭刚度的提高系数 基础埋深对竖向阻尼比的提高系数 基础埋深对水平回转向第一振型阻尼比的提高系 数 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 基础埋深对扭转向阻尼比的提高系数 测试基础的埋深比 与基础底面积及底面静应力有关的换算系数 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 基 本 规 定 地基动力特性现场测试时应具备下列资料 建筑场地的地质勘察资料 建筑场地的地下管道电缆等的平面图和纵剖面图 建筑场地及其邻近的干扰振源 地基动力特性测试前 应根据选定的测试方法制订测试方 案测试方案宜包括下列内容 测试目的及要求 测试荷载加载方法和加载设备 测试内容具体方法和测点仪器布置图 数据处理方法 激振法测试时应有预埋螺栓或预留螺栓孔的位置图 现场测试时测试设备仪器均应有防风防雨雪防晒 和防摔等保护措施 测试场地应避开外界干扰振源 测点应避开水泥 沥青路 面地下管道和电缆等 测试报告应包括原始资料 测试结果 分析意见和测试结 论等内容 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 激振法测试 一 般 规 定 本章适用于强迫振动和自由振动测试天然地基和人工地 基的动力特性为机器基础的振动和隔振设计提供动力参数 属于周期性振动的机器基础应采用强迫振动测试 除桩基外 天然地基和其它人工地基的测试 应提供下列 动力参数 地基抗压抗剪抗弯和抗扭刚度系数 地基竖向和水平回转向第一振型以及扭转向的阻尼比 地基竖向和水平回转向以及扭转向的参振质量 桩基应提供下列动力参数 单桩的抗压刚度 桩基抗剪和抗扭刚度系数 桩基竖向和水平回转向第一振型以及扭转向的阻尼比 桩基竖向和水平回转向以及扭转向的参振质量 基础应分别做明置和埋置两种情况的振动测试 对埋置基 础其四周的回填土应分层夯实 激振法测试时 除应具备本规范第条规定的有关资 料外尚应具备下列资料 机器的型号转速功率等 设计基础的位置和基底标高 当采用桩基时桩的截面尺寸和桩的长度及间距 测试结果应包括下列内容 测试的各种幅频响应曲线 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 地基动力参数的试验值可根据测试成果按本规范附录 第条的格式计算确定 地基动力参数的设计值 可按本规范附录第条 的格式计算确定 设备和仪器 强迫振动测试的激振设备应符合下列要求 当采用机械式激振设备时工作频率宜为 当采用电磁式激振设备时其扰力不宜小于 自由振动测试时 竖向激振可采用铁球 其质量宜为基础 质量的 传感器宜采用竖直和水平方向的速度型传感器 其通频带 应为阻尼系数应为电压灵敏度不应小于 最大可测位移不应小于 放大器应采用带低通滤波功能的多通道放大器 其振幅一 致性偏差应小于相位一致性偏差应小于折合输入端 的噪声水平应低于电压增益应大于 采集与记录装置采用多通道数字采集和存储系统其模 转换器位数不宜小于位幅度畸变小于电压 增益不宜小于 数据分析装置应具有频谱分析及专用分析软件功能 其内 存不应小于硬盘内存不应小于并应具有抗混淆 滤波加窗及分段平滑等功能 仪器应具有防尘防潮性能其工作温度应在 范围内 测试仪器应每年在标准振动台上进行系统灵敏度系数的 标定以确定灵敏度系数随频率变化的曲线 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 测试前的准备工作 块体基础的尺寸应采用其数量不 宜少于个当根据工程需要曜体数量超过个时超过部分 的基础可改变其面积或高度 桩基础采用根桩 桩间距应取设计桩基础的间距 桩台 边缘至桩轴的距离可取桩间距的桩台的长宽比应为其 高度不宜小于当需做不同桩数的对比测试时 应增加桩数 及相应桩台的面积 测试基础应置于设计基础工程的邻近处 其土层结构宜与 设计基础的土层结构相类似 测试基础的混凝土强度等级不宜低于 基坑坑壁至测试基础侧面的距离应大于坑底应 保持测试土层的原状结构坑底面应保持水平面 测试基础的制作尺寸应准确其顶面应随捣随抹平 当采用机械式激振设备时地脚螺栓的埋置深度应大于 地脚螺栓或预留孔在测试基础平面上的位置应符合下列 要求 当做竖向振动测试时激设备的竖向扰力应与基础的重 心在同一竖直线上 当做水平振动测试时水平扰力宜在基础沿长度方向的 轴线上 测 试 方 法 强迫振动 安装机械式激振设备时 应将地脚螺栓拧紧 在测试过程 中螺栓不应松动 安装电磁式激振设备时 其竖向扰力作用点应与测试基础 的重心在同一竖直线上水平扰力作用点宜在基础水平轴线侧面 1 3 2 21 3 (a) 机械式激振设备 (b) 电磁式激振设备 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 的顶部 竖向振动测试时 应在基础顶面沿长度方向轴线的两端各 布置一台竖向传感器见图 图激振设备及传感器的布置图 激振设备传感器测试基础 水平回转振动测试时 激振设备的扰力应为水平向 在基 础顶面沿长度方向轴线的两端各布置一台竖向传感器在中间布 置一台水平向传感器 扭转振动测试时 应在测试基础上施加一个扭转力矩 使 基础产生绕竖轴的扭转振动传感器应同相位对称布置在基础顶 面沿水平轴线的两端其水平振动方向应与轴线垂直 幅频响应测试时 激振设备的扰力频率间隔 在共振区外 不宜大于在共振区内应小于共振时的振幅不宜大于 输出的振动波形 应采用显示器监视 待波形为正弦波时 方可进行记录 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 自由振动 竖向自由振动的测试 可采用铁球自由下落 冲击测试基 础顶面的中心处实测基础的固有频率和最大振幅测试次数不 应少于次 水平回转自由振动的测试 可水平冲击测试基础水平轴线 侧面的顶部实测基础的固有频率和最大振幅测试次数不应少 于次 传感器的布置应与强迫振动测试时的布置相同 数据处理 强迫振动 数据处理时 应作富氏谱或功率谱 各通道采样点数宜取 采样频率应符合采样定理分段平滑段数不宜小于并 宜加窗函数处理 数据处理结果应得到下列幅频响应曲线 竖向振动为基础竖向振幅随频率变化的幅频响应曲线 曲线 水平回转耦合振动为基础顶面测试点沿轴的水平振幅 随频率变化的幅频响应曲线曲线及基础顶面测试点由 回转振动产生的竖向振幅随频率变化的幅频响应曲线曲 线 扭转振动为基础顶面测试点在扭转扰力矩作用下的水平 振幅随频率变化的幅频响应曲线曲线 地基竖向阻尼比 应在幅频响应曲线上 选取共振 峰峰点和以下不少于三点的频率和振幅 见图 图按下列公式计算 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中地基竖向阻尼比 由第点计算的地基竖向阻尼比 基础竖向振动的共振频率 基础竖向振动的共振振幅 在幅频响应曲线上选取的第 点的频率 在幅频响应曲线上选取的第点的频率所对应的 振幅 注上述公式适用于变扰力对于常扰力地基竖向阻尼比的计算公式与之相同 只需将公式改为即可 图变扰力的幅频响应曲线 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 图常扰力的幅频响应曲线 基础竖向振动的参振总质量应按下列公式计算 当为变扰力时 当为常扰力时 式中基础竖向振动的参振总质量包括基础激振 设备和地基参加振动的当量质量当大于基础 质量的倍时应取等于基础质量的倍 激振设备旋转部分的质量 激振设备旋转部分质量的偏心距 电磁式激振设备的扰力 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 基础竖向无阻尼固有频率 地基的抗压刚度系数 单桩抗压刚度和桩基抗弯刚度 应 按下列公式计算 当为变扰力时 式中地基抗压刚度 地基抗压刚度系数 单桩抗压刚度 桩基抗弯刚度 第根桩的轴线至基础底面形心回转轴的距离 桩数 当为常扰力时地基抗压刚度系数单桩抗压刚度和桩 基抗弯刚度应按公式计算地基抗 压刚度可按下式计算 地基水平回转向第一振型阻尼比应在曲线上选 取一第一振型的共振频率和频率为所对应的水平 振幅见图图按下列公式计算 当为变扰力时 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 当为常扰力时 式中地基水平回转向第一振型阻尼比 基础水平回转耦合振动第一振型共振峰点水平振 幅 频率为所对应的水平振幅 图变扰力的幅频响应曲线 图常扰力的幅频响应曲线 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 基础水平回转耦合振动的参振总质量应按下列公式计 算 当为变扰力时 式中基础水平回转耦合振动的参振总质量包括 基础激振设备和地基参加振动的当量质量当 大于基础质量的倍时 应取等于基础质 量的倍 基础第一振型转动中心至基础重心的距离 基础重心处的水平振幅 基础第一振型共振峰点的回转角位移 两台竖向传感器的间距 基础长度 基础高度 基础重心至基础顶面的距离 基础重心至基础底面的距离 基础重心至基础底面的距离 基础水平回转耦合振动第一振型无阻尼固有频率 第台传感器测试的基础水平回转耦合振动第一 振型共振峰点竖向振幅 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 第台传感器测试的基础水平回转耦合振动第一 振型共振峰点竖向振幅 基础回转半径 当为常扰力时基础第一振型转动中心至基础重心的距 离应按公式计算参振总质量应按 下列公式计算 地基的抗剪刚度和抗剪刚度系数应按下列公式计算 当为变扰力时 式中地基抗剪刚度 地基抗剪刚度系数 基础水平向无阻尼固有频率 当为常扰力时地基的抗剪刚度和抗剪刚度系数应按公 式计算应按公式计 算 地基的抗弯刚度和抗弯刚度系数应按下列公式计算 当为变扰力时 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中地基抗弯刚度 地基抗弯刚度系数 基础回转无阻尼固有频率 基础对通过其重心轴的转动惯量 基础底面对通过其形心轴的惯性矩 当为常扰力时地基抗弯刚度和抗弯刚度系数应按公式 计算应按公式计算 地基扭转向阻尼比应在曲线上选取共振频率 和频率为所对应的水平振幅按下列公式计算 当为变扰力时 当为常扰力时 式中地基扭转向阻尼比 基础扭转振动的共振频率 基础扭转振动共峰点水平振幅 频率为所对应的水平振幅 基础扭转振动的参振总质量应按下列公式计算 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中基础扭转振动的参振总质量包括基础激振 设备和地基参加振动的当量质量 基础对通过其重心轴的极转动惯量 基础扭转振动无阻尼固有频率 基础扭转振动无阻尼固有圆频率 激振设备的扭转力矩 扭转轴至实测振幅点的距离 地基的抗扭刚度和抗扭刚度系数应按下列公式计算 式中地基抗扭刚度 地基抗扭刚度系数 基础底面对通过其形心轴的极惯性矩 自由振动 地基竖向阻尼比应按下式计算 式中第周的振幅 第周的振幅 自由振动周期数 基础竖向振动的参振总质量应按下列公式计算图 图 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中基础最大振幅 基础有阻尼固有频率 铁球自由下落时的速度 铁球下落高度 铁球回弹高度 回弹系数 铁球的质量 两次冲击的时间间隔 图竖向自由振动 t0 At An+1 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 图竖向自由振动波形 地基抗压刚度单桩抗压刚度和桩基抗弯刚度应按下 列公式计算 地基水平回转向第一振型阻尼比应按下式计算 式中第一周的水平振幅 第周的水平振幅 地基的抗剪刚度和抗弯刚度应按下列公式计算图 图 h Ax?1 l1 Ab 213 Ax?1 Az?1 AZ?2 测水平振幅 测竖向振幅 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 图水平回转耦合振动 图水平回转耦合振动波形 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中基础的质量 基础对通过其底面形心轴的转动惯量 基础顶面的水平振幅 基础底面的水平振幅 基础水平回转耦合振动第一振型有阻尼固有频率 地基动力参数的换算 由明置块体基础测试的地基抗压 抗剪 抗扭刚度系数以 及由明置桩基础测试的抗剪抗扭刚度系数用于机器基础的振 动和隔振设计时应进行底面积和压力换算其换算系数应按下 式计算 式中与基础底面积及底面静应力有关的换算系数 测试基础的底面积 设计基础的底面积当时 应取 测试基础底面的静应力 设计基础底面的静应力当时 应取 测试基础埋深作用对设计埋置基础地基的抗压 抗弯 抗 剪抗扭刚度的提高系数应按下列公式计算 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中基础埋深对地基抗压刚度的提高系数 基础埋深对地基抗剪刚度的提高系数 基础埋深对地基抗弯刚度的提高系数 基础埋深对地基抗扭刚度的提高系数 明置测试块体基础或桩基础的地基抗压刚度 明置测试块体基础或桩基础的地基抗剪刚度 明置测试块体基础或桩基础的地基抗弯刚度 明置测试块体基础或桩基础的地基抗扭刚度 埋置测试块体基础或桩基础的地基抗压刚度 埋置测试块体基础或桩基础的地基抗剪刚度 埋置测试块体基础或桩基础的地基抗弯刚度 埋置测试块体基础或桩基础的地基抗扭刚度 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 测试块体基础或桩基础的埋深比 设计块体基础或桩基础的埋深比 测试块体基础或桩基础的埋置深度 由明置块体基础或桩基础测试的地基竖向 水平回转向第 一振型和扭转向阻尼比用于动力机器基础设计时应按下列公 式计算 式中明置测试块体基础或桩基础的地基竖向阻尼比 明置测试块体基础或桩基础的地基水平回转向第 一振型阻尼比 明置测试块体基础或桩基础的地基扭转向阻尼 比 明置设计基础的地基竖向阻尼比 明置设计基础的地基水平回转向第一振型阻尼 比 明置设计基础的地基扭转向阻尼比 与基础的质量比有关的系数 测试块体基础或桩基础的质量 测试块体基础或桩基础的质量比 设计基础的质量比 测试基础埋深作用对设计埋置基础地基的竖向 水平回转 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 向第一振型和扭转向阻尼比的提高系数应按下列公式计算 式中基础埋深对竖向阻尼比的提高系数 基础埋深对水平回转向第一振型阻尼比的提高 系数 基础埋深对扭转向阻尼比的提高系数 埋置测试的块体基础或桩基础的地基竖向阻尼 比 埋置测试的块体基础或桩基础的地基水平回转 向第一振型阻尼比 埋置测试的块体基础或桩基础的地基扭转向阻 尼比 由明置块体基础或桩基础测试的竖向 水平回转向和扭转 向的地基参加振动的当量质量当用于计算机器基础的固有频率 时应分别乘以设计基础底面积与测试基础底面积的比值 由根或根桩的桩基础测试的单桩抗压刚度 当用于桩 数超过根桩的桩基础设计时应分别乘以群桩效应系数 或 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 振动衰减测试 一 般 规 定 本章适用于振动波沿地面衰减的测试 为机器基础的振动 和隔振设计提供地基动力参数 下列情况应采用振动衰减测试 当设计的车间内同时设置低转速和高转速的机器基础 且需计算低转速机器基础振动对高转速机器基础的影响时 当振动对邻近的精密设备仪器仪表或环境等产生有 害的影响时 振动衰减测试的振源 可采用测试现场附近的动力器 公 路交通铁路等的振动当现场附近无上述振源时可采用机械 式激振设备作为振源 当进行竖向和水平向振动衰减测试时基础应埋置 测试用的设备和仪器可按本规范第节的规定选用 测试基础 激振设备的安装和准备工作等 应符合本规范 第节的规定 测试记录表可按本规范附录振动衰减测试记录 表的格式整理 不同激振频率测试的地面振幅随距振源的距离而变化的 曲线 不同激振频率计算的地基能量吸收系数随距振源的距离 而变化的曲线 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 测 试 方 法 振动衰减测试的测点不应设在浮砂地草地松软的地 层和冰冻层上 当进行周期性振动衰减测试时 激振设备的频率除应采用 工程对象所受的频率外尚应做各种不同激振频率的测试 测点应沿设计基础所需的振动衰减测试的方向进行布置 测点的间距在距离基础边缘小于等于范围内宜为 距离基础边缘大于且小于等于范围内宜为距离 基础边缘大于且小于范围内宜为距离基础边缘 以外时宜大于见图测试半径应大于基础当 量半径的倍基础当量半径应按下式计算 图振动衰减测点布置图 测试时应记录传感器与振源之间的距离和激振频率 当在振源处进行振动测试时 传感器的布置宜符合下列规 定 当振源为动力机器基础时应将传感器置于沿振动波传 播方向测试的基础轴线边缘上 当振源为公路交通车辆时可将传感器置于行车道沿外 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 处 当振源为铁路交通车辆时可将传感器置于距铁路轨外 处 当振源为锤击预制桩时可将传感器置于距桩边 处 当振源为重锤夯击土时可将传感器置于夯击点边缘外 处 数 据 处 理 振动衰减测试的资料可按本规范附录的记录表格式 整理 数据处理时 应绘制由各种激振频率测试的地面振幅随距 振源的距离而变化的曲线图 地基能量吸收系数可按下列计算 式中地基能量吸收系数 激振频率 测试基础的振幅 距振源的距离为处的地面振幅 无量纲系数 可按现行国家标准 动力机器基础设 计规范附录地面振动衰减的计算的有关规 定采用 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 地脉动测试 一 般 规 定 本章适用于周期在振幅小于的地脉动测 试为工程抗震和隔振设计提供场地的卓越周期和脉动幅值 测试结果应包括下列内容 测试资料的数据处理方法及分析结果 脉动时程曲线 富氏谱或功率谱图 测试成果表 设备和仪器 地脉动测试系统应符合下列要求 通频带应选择为信噪比应大于 低频特性应稳定可靠系统放大倍数不应小于 测试系统应与数据采集分析系统相配接 传感器除应符合本规范第条的要求外 也可采用频 率特性和灵敏度等满足测试要求的加速度型传感器对地下脉动 测试用的速度型传感器通频带应为并应严格密封防 水 放大器应符合下列要求 当采用速度型传感器时放大器应符合本规范第 条的要求 当采用加速度型传感器时应采用多通道适调放大器 信号采集与分析系统宜采用多通道 模数转换器位 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 数不宜小于位曲线与图形显示不宜低于图像清晰度指标 并应具有抗混淆滤波功能低通滤波宜为计 算机内存不应小于并应具有加窗功能和时域频域分析 软件 测试食品应每年在标准振动台上进行系统灵敏度系数的 标定以确定灵敏度系数随频率变化的曲线 测 试 方 法 每全建筑场地的地脉动测点 不应少于个 也可根据工 程需要增加测点数量 当记录脉动信号时在距离观测点范围内应无人 为振动干扰 测点宜选在天然土地基上及波速测试孔附近 传感器应沿 东西南北竖向三个方向布置 地下脉动测试时测点深度应根据工程需要进行布置 脉动信号记录时 应根据所需频率范围设置低通滤波频率 和采样频率采样频率宜取每次记录时间不应少于 记录次数不得少于次 数据处理 数据处理 宜作富氏谱或功率分析 每个样本数据宜采用 个点 采样间隔宜取并加窗函数处理 频域平 均次数不宜少于次 场地卓越周期应根据卓越频率确定并应按下列公式计 算 式中场地卓越周期 卓越频率 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 卓越频率应按下列规定确定 按谱图中最大峰值所对应的频率确定 当谱图中出现多峰且各峰的峰值相差不大时可在谱分 析的同时进行相关或互谱分析以便对场地脉动卓越频率进行 综合评价 脉动幅值的确定应符合下列规定 脉动幅值应取实测脉动信号的最大幅值 确定脉动信号的幅值时应排除人为干扰信号的影响 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 波 速 测 试 一 般 规 定 本章适用于在土层中用单孔法和跨孔法测试压缩波与剪 切波波速以及用面波法测试瑞利波波速弹性波在岩层中的传 播速度也可按照本章的规定测试 按本章规定测得的波速值可应用于下列情况 计算地基的动弹性模量动剪变模量和动泊松比 场地土的类型划分和场地土层的地震反应分析 在地基勘察中配合其它测试方法综合评价场地地垢工 程力学性质 测试结果应包括下列内容 单孔法测试的波速结果 可按本规范附录第打 的格式整理 跨孔法测试的波速结果 可按本规范附录第条 的格式整理 面波法测试的波速结果 可按本规范附录第条 的格式整理 设备和仪器 激振设备应符合下列要求 单孔法测试时 剪切波振源应采用锤和上压重物的木板 压缩波振源宜采用锤和金属板 跨孔法测试时剪切波振源宜采用剪切波锤也可采用 标准贯入试验装置压缩波振源宜采用电火花或爆炸等 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 当采用三分量井下传感器时 应附有将其固定于井壁的装 置其固有频率宜小于地震波主频率的 放大器及记录系统应采用多道浅层地震仪 其记录时间的 分辨率应高于也可按本规范第节的规定选用 触发器性能应稳定其灵敏度宜为 测斜仪应能测的方位角及的顶角顶角 的测试误差不宜大于 面波法测试用的设备和仪器可按本规范第节的规定 选用 测 试 方 法 单孔法 测试前的准备工作应符合下列要求 测试孔应垂直 当剪切波振源采用锤击上压重物的木板时木板的长向 中垂线应对准测试孔中心孔口与木板的距离宜为板上 所压重物宜大于木板与地面应紧密接触 当压缩波振源采用锤击金属板时金属板距孔口的距离 宜为 测试工作应符合下列要求 测试时 应根据工程情况及地质分层 每隔布置 一个测点并宜自下而上按预定深度进行测试 剪切波测试时传感器应设置在测试孔内预定深度处固 定沿木板纵轴方向分别打击其两端可记录极性相反的两组剪 切波波形 压缩波测试时可锤击金属板当激振能量不足时可 采用落锤或爆炸产生压缩波 测试工作结束后 应选择部分测点作重复观测 其数量不 应少于测点总数的 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 跨孔法 测试场地宜平坦测试孔宜设置一个振源孔和两个接收 孔并布置在一条直线上 测试孔的间距在土层中宜取在岩层中宜取 测试时应根据工程情况及地质分层第隔布置一 个测点 钻孔应垂直 并宜用泥浆护壁或下套管 套管壁与孔壁应 紧密接触 测试时振源与接收孔内的传感器应设置在同一水平面 上 测试工作可采用下列方法 当振源采用剪切波锤时宜采用一次成孔法 当振源采用标准贯入试验装置时宜采用分段测试法 当测试深度大于时必须对所有测试孔进行倾斜度 及倾斜方位的测试测点间距不应大于 当采用一次成孔法测试时测试工作结束后应选择部 分测点作重复观测其数量不应少于测点总数的也可采用 振源孔和接收孔互换的方法进行检测 面波法 测试前的准备工作以及对激振设备安装的要求应符合 本规范第节和第条的规定 测试工作可采用下列方法 稳态振源宜采用机械式或电磁式激振设备见图 在振源同一侧应放置两台距为的竖向传感器 接收由 振源产生的瑞利波信号 改变激振频率测试不同深度处土层的瑞利波波速 电磁式激振设备可采用单一正弦波信号或合成正弦波信 号 t r2 r1 ? a1 a32# 1# 1#2# 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 图激振设备及传感器的布置图 数 据 处 理 单孔法 压缩波或剪切波从振源到达测点时间的确定 应符合下列 规定 确定压缩波的时间应采用竖向传感器记录的波形 确定切波的时间应采用水平传感器记录的波形 压缩波或剪切人振源到达测点的时间 应按下列公式进行 斜距校正 式中压缩波或剪切波从振源到达测点经斜距校正后的 时间相应于波从孔口到达测点的时间 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 压缩波或剪切波从振源到达测点的实测时间 斜距校正系数 测点的深度 振源与孔口的高差当振源低于孔口时 为负值 从板中心到测试孔的水平距离 时距曲线图的绘制应以深度 为纵坐标时间 为横坐标 波速层的划分 应结合地质情况 按时距曲线上具有不同 斜率的折线段确定 每一波速层的压缩波波速或剪切波波速应按下式计算 式中波速层的压缩波波速或剪切波波速 波速层的厚度 压缩波或剪切波传到波速层顶面和底面的时间差 跨孔法 压缩波或剪切波从振源到达测点时间的确定 应符合下列 规定 确定压缩波的时间应采用水平传感器记录的波形 确定剪切波的时间应采用竖向传感器记录的波形 由振源到达每个测点的距离应按测斜数据进行计算 每个测试深度的压缩波波速及剪切波波速 应按下列公式 计算 式中压缩波波速 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 剪切波波速 压缩波到达第个接收孔测点的时间 压缩波到达第个接收孔测点的时间 剪切波到达第个接收孔测点的时间 剪切波到达第个接收孔测点的时间 由振源到第个接收孔测点的距离 由振源到第个接收孔测点的距离 由振源到两个接收孔测点距离之差 面波法 瑞利波波速应按下式计算 式中瑞利波波速 两台传感器接收到的振动波之间的相位差 两台传感器之间的水平距离当为时 即为瑞利波波长 振源的频率 地基的动剪变模量和动弹性模量应按下列公式计算 式中地基的动剪变模量 地基的动弹性模量 地基的质量密度 与泊松比有关的系数 地基的动泊松比 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 循环荷载板测试 一 般 规 定 本章适用于在承压板上反复加荷与卸荷测试 为大型机床 和水压机等基础设计提供地基弹性模量和地基抗压刚度系数 循环荷载板测试时 除应具备本规范第条规定的有 关资料外尚应具备拟建基础的位置和基底标高等资料 测试结果应包括下列内容 循环荷载板测试记录可按本规范附录的格式整理 测试的各种曲线图 经修正后的地基弹性变形量 地基弹性模量 地基抗压刚度系数的测试值及经换算后的设计值 设备和仪器 加荷装置可采用载荷台或采用反力架液压和稳压等设 备 载荷台或反力架必须稳固 安全可靠 其承受荷载能力应 大于最大测试荷载的倍 当采用千斤顶加荷时其反力支撑可采用重物地锚抗 壁斜撑和平洞顶板支撑等 测试变形量的仪器 应满足测试精度的要求 百分表的精 度不应低于位移传感器的精度不应低于 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 测试前的准备工作 承压板应具有足够的刚度其形状可采用正方形或圆形 面积宜为对密实土层面积可采用 承压板应设置在设计基础邻近处 其土层结构宜与设计基 础的土层结构相类似 试坑底面的宽度应大于承压板的边长或直径的倍 试坑底面应保持水平面并宜在试压表面用中砂层找平 其厚度不应小于承压板应与试坑底面紧密接触 加荷千斤顶的重心应与承压板的中心在同一竖直线上 沉降观测装置的固定点应设置在变形影响区以外 测 试 方 法 循环荷载的大小和次数应根据设计要求和地基性质确 定 荷载应分级施加 第一级荷载应取试坑底面土的自重 变 形稳定后再施加掀起循环荷载其增量可按表采用 各类土的循环荷载增量表 土的名称 循环荷载增量 淤泥流塑粘性土松散砂土 软塑新近堆积黄土稍密的粉细砂 可塑硬塑粘性土黄土中密的粉细砂 坚硬粘性土密实的中粗砂 密实的粘土风化岩石 测试方法可采用单荷级循环法或多荷级循环法 每一荷级 反复循环次数应根据土的类别采用 对粘性土宜为次 对砂 性土宜为次 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 每级荷载的循环时间加荷时宜为卸荷时宜为 并同时观测变形量 加荷时地基变形量稳定的标准应符合下列要求 在静力荷载作用下连续观测中每小时变形量不 应超过 在循环荷载作用下最后一次循环测得的弹性变形量与 前一次循环测得的弹性变形量的差值应小于 每一级荷载作用下的弹性变形 宜取最后一次循环卸载的 弹性变形量 数据处理 根据测试数据应绘制下列曲线图 应力时间曲线图 变形时间曲线图 变形应力曲线图 弹性变形应力曲线图 地基弹性变形量应按下列计算 式中地基弹性变形量 加荷时地基变形量 卸荷时地基塑性变形量 各级荷载测试的地基弹性变形量可按下列公式进行修 正 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中经修正后的地基弹性变形量 校正值 弹性变形应力曲线的斜率 地基弹性变形的最后一级荷载作用下的承压板底 面总静应力 荷级次数 第 级荷载作用下的弹性变形量 第 级荷载作用下的承压板底面静应力 地基弹性模量可按下式计算 式中地基弹性模量 承压板上直径 承压板上总荷载 地基抗压刚度系数可按下式计算 按照本章的规定测试的地基抗压刚度系数 用于设计基础 时应乘以换算系数换算系数应按下式计算 式中与承压板底面积及底面静应力有关的系数 承压板底面积 设计基础的底面积当时应取 设计基础底面的静应力当时 应取 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 振动三轴和共振柱测试 一 般 规 定 本章适用于测试细粒土和砂土的动力特性 为场地 建筑 物和构筑物进行动力反应分析以及为地基土和边坡土进行动力稳 定性分析提供动力参数 根据地基土的类别与工程要求 土试样测试应提供下列动 力参数 土试样的动弹性模量动剪变模量和阻尼比 土试样的动强度抗液化强度和动孔隙水压力 测试结果应包括下列内容 最大动剪变模量或最大动弹性模量与平均有效固结应力 的关系 动剪变模量比与阻尼比对剪应变幅的关系曲线或动弹 性模量比与阻尼比对轴应变幅的关系曲线 动强度比与破坏振次的关系曲线 地震总应力抗剪强度与潜在破裂面上初始法向有效应力 的关系以及相应的地震总应力抗剪强度指标 对有关动强度的资料应注明所采用的试样密度固结 应力条件破坏标准和相应的等效破坏振次 当需提供动孔隙水压力特性的测试资料时可提供动孔 压比与振次比的关系曲线也可提供动孔压比与动剪应力比的关 系曲线 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 设备和仪器 测试设备可采用扭转向激振和纵向激振的共振柱仪 以及 电磁式 液压式 气压式和惯性式等各种驱动型式的振动三轴仪 设备主机的静力加荷系统和孔隙水压力测量系统 应符合 现行国家标准土工试验方法标准中有关三轴压缩试验仪器的 规定 设备主机的动力加载系统其幅值应平衡波形应对称 振幅相对偏差与半周期相对偏差不宜大于 设备的实测应变幅范围应满足工程动力分析的需要 传感器宜采用位移速度加速度孔隙水压力和荷重等 传感器 记录仪应采用配有微机的数字采集系统 当缺乏这种数字 采集系统时也可采用函数记录仪 配成套的仪器应具有良好的频率响应性能稳定灵敏 度高和失真小 设备和仪器应每半年进行一次检查和标定 测 试 方 法 试样的制备和饱和方法应符合现行国家标准 土工试验方 法标准中有关三轴压缩试验的规定 天然地基的试样宜采用原状土制备 人工地基的试样制备 方法宜与工程现场填土条件相类似 饱和试样在周围压力下的孔隙水压力系数不宜小于 试样的固结应力条件应根据地基土的测试条件确定 每一 种试样的初始剪应力比可选用个 每一个初始剪应力比相对 应的侧向固结应力也可采用个 测试时应首先使土试样在静力作用下固结稳定后 再在不 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 排水条件下施加动应力或动应变 动剪变模量或动弹性模量在共振柱仪上测试时 应采用共 振法也可采用自由振动法阻尼比测试时宜采用自由振动法 动弹性模量和阻尼比在振动三轴仪上测试时 应在固定频 率的轴向动应力作用下测得试样的动应力动应变滞回圈动 应力的作用振次不宜大于次 测试动剪变模量或动弹性模量以及阻尼比随应变幅的变 化时宜逐级施加动应变幅或动应力幅后一级的振幅可控制为 前一级的倍在同一试样上选用允许施加的动应变幅或动应力 幅的级数时应避免孔隙水压力明显升高 当同时测试动剪变模量和动弹性模量的设备条件不足时 可根据动剪变模量与动弹性模量之间的关系进行换算 土试样动强度的破坏标准一般可取土试样的弹性应变 与塑性应变之和等于与可根据地基土情况和工程重要性 在的范围内取值对于可液化土的抗液化强度试验 也可采用初始液化作为破坏标准 土试样动强度的等效破坏振次应根据工程对象可能承 受的循环荷载性质确定 土试样的动强度或抗液化强度测试宜在不排水条件下 进行 在土试样上施加一稳态振动的轴向动应力 并应记录应力 应变和孔隙水压力的变化过程直至试样达到或超过所规定的破 坏标准 在同一固结应力条件下动强度测试的试样个数不应少 于个对各个试样应施加不同的动应力幅以使实测的破坏振 次的分布范围能覆盖工程对象的等效破坏振次 在循环应力作用下饱和土孔隙水压力增长特性的测试 方法应符合本章第条的规定 在振动三轴仪上测试的上述动力特性时施加动应力或 动应变的频率应采用工程对象所受循环荷载的频率 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 数 据 处 理 动应力 动应变和孔隙水压力等物理量 应按仪器的的标 定系数及试样尺寸由电测记录值进行换算 当试样在一端固定 另一端为扭转激振的共振柱仪上测试 时试样的剪应变幅应按下列公式计算 当为圆柱体试样时 当为空心圆柱体试样时 式中试样剪应变幅 试样激振端的角位移幅 试样直径 试样高度 空心圆柱体试样的外径 空心圆柱体试样的内径 在扭转激振的共振柱仪上测试时 试样的动剪变模量 应 按下式计算 式中试样动剪变模量 试样质量密度 试样系统扭转振动的共振频率 扭转向无量纲频率因数 扭转向无量纲频率因数应按下列公式计算 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中仪器激振端扭转向惯量因数 试样转动惯量 试样总质量 仪器激振端压板系统的转动惯量 仪器激振端扭转向阻尼因数 仪器激振端压板系统扭转向共振频率对于激 振端没有弹簧 阻尼器的仪器 仪器振端压板系统扭转向自由振动对数衰减率 试样扭转向阻尼比应按下列公式计算 式中试样扭转向阻尼比 试样系统扭转自由振动的对数衰减率 试样系统扭转向能量比 自由振动的周期数 第一周的振幅 第周的振幅 当试样在纵向激振的共振柱仪上测试时 试样的轴应变幅 和动弹性模量应按下列公式计算 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中试样轴应变幅 试样动弹性模量 试样激振端的轴位移幅 试样系统纵向振动的共振频率 纵向无量纲频率因数 纵向无量纲频率因数应按下列公式计算 式中仪器激振端纵向惯量因数 仪器激振端纵向阻尼因数 仪器激振端压板系统的质量 仪器激振端压板系统纵向共振频率 仪器激振端压板系统纵向自由振动对数衰减率应 在仪器标定时确定 试样纵向阻尼比应按下列公式计算 式中试样纵向阻尼比 试样系统向自由振动的对数衰减率 试样系统纵向能量比 当试样在振动三轴仪上测试时 试样的动弹性模量和阻尼 比应根据记录的动应力动应变滞回圈见图按下列 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 公式计算 式中试样轴向动应力幅 动应力动应变滞回圈的面积如图中 阴影线所示 图中直角三角形的面积 图动应力一动应变滞回圈 动剪变模量与动弹性模量以及动剪应变幅与动轴应变幅 之间可按下列公式进行换算 C1 C2 Gdmax/PA 0.51246o/pa 0.51 3 M 1 M 1 Edmax/PA o/pa 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中试样泊松比 在共振柱仪或振动三轴仪上测试的最大剪变模量或最大 动弹性模量应绘制它们与二维或三维平均有效主应力的双对数 关系曲线图见图图该曲线可用下列 公式表达 图最大动剪变模量与平均有效主应力的关系 图最大动弹性模量与平均有效主应力的关系 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10-610-510-410-310-2rd 30 20 10 0 Gd/Gdmax 1 2 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 当时 当时 对二维 对三维 式中最大动剪变模量 最大动弹性模量 大气压力 平均有效主应力 有效大主应力 有效小主应力 对于每一个固结应力条件应在半对数坐标纸上根据 测试结果绘制动剪变模量比和阻尼比对剪应变幅对数值的关系曲 线 见图或绘制动弹性模量比和阻尼比对轴应变幅对数 值的关系曲线 图动剪变模量比和阻尼比对剪应幅的关系曲线 动剪变模量比阻尼比 Rf 0.3 0.2 Rff 0.1 251020Neq50100 Nf 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 在振动三轴仪上测试记录的动应力动应变和动孔隙水 压力的时程曲线上 应按本规范第条规定的破坏标准 确 定达到该标准的破坏振次相应于该破坏振次的试样面上的 动强度比应按下式计算 式中试样面上的动强度比 试样轴向动应力幅 对在同一固结应力条件下多个试样的测试结果应在半 对数坐标纸上根据测试结果绘制动强度比与破坏振次对数值的 关系曲线 见图该关系曲线相应于某一初始剪应力比和 某一侧向固结应力并按工程要求的等效破坏振次在曲线上确 定相应的动强度比 图动强度比与破坏振次的关系曲线 试样潜在破裂面上的初始法向有效应力和初始剪应力以 及相应于工程等效破坏振次的动强度宜按下列公式计算 受压破坏时 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中潜在破裂面上的初始法向有效应力 潜在破裂面上的初始剪应力 试样的有效内摩擦角 潜在破裂面上的初始剪应力比 潜在破裂面上的动强度 对应于等效破坏振次的动强度比由图确 定 潜在破裂面上的地震总应力抗剪强度 受拉破坏时及可分别按式 及计算宜按下列公式计算 当潜在破裂面上的初始剪力比等于零时饱和砂土潜在 破裂面上的动强度应按下式计算 式中测试条件修正系数其值与静止侧压力系数有 关 当为时应采用当为时 应采用 对受压破坏与受拉破坏应按下列公式进行判别 受压破坏 受拉破坏 1.0 0.5 0 0.51.0 N/Nf 0=0 0=0.332 u/3 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 潜在破裂面上的地震总应力抗剪强度与初始法向有效应 力之间的关系宜在直角坐标纸上进行整理对应于一定等效破 坏振次的地震总应力抗剪强度应按下式计算 式中地震总应力抗剪强度的凝聚力 地震总应力抗剪强度的内摩擦角 对于不同的固结应力条件应分别绘制各自的地震总应 力抗剪强度曲线且宜用潜在破裂面上的初始剪力比表示固结应 力条件 动孔隙水压力数据整理时宜取记录时程曲线上动孔隙 水压力的峰值也可根据工程需要取残余动孔隙水压力值 当由于土性能影响或仪器性能影响导致测试记录的孔隙 水压力有滞后现象时宜对记录进行修正后再作处理 根据记录的动孔隙水压力时程曲线与已确定的破坏振 次可计算不同振次时的振次比与动孔压比数据对于同一初始 剪应力比的所有测试数据宜在直角坐标纸上绘制动孔压比与振 次比的关系曲线见图 图动孔压比与振次比的关系曲线 对于初始剪应力比相同的各个试验 可在直角坐标纸上