5 波速测试ppt课件

岩土工程原位测试 波速测试 岩土体弹性波速的意义 弹性波波速参数在岩土工程中的应用 测试目的岩体完整性评价工程岩体完整性指数场地土层类型划分剪切波速VS 140 250 500 m s 软 较软 较硬 硬 场地类别划分等效剪切波速VSe 140 250 500 m s场地特征周期Tg估算Tg 4H VSe 式中 H 场地有效土层厚度混凝土构件 梁 柱 桩等 质量评价 岩土体密实度评价 岩土体弹性波速的意义 弹性波波速与介质物理参数的关系纵波波速VP横波波速VS 三维介质 一维介质 式中 拉梅常数 介质密度 剪切模量 E 杨氏模量 当 0时 VS 0 液体中不能传播横波 岩土体弹性波速的意义 弹性波波速与介质物理参数的关系 将以上表达式代入弹性波速公式得 泊松比 岩土体弹性波速的意义 弹性波波速与介质物理性质液体中无横波传播水中的纵波速度 VP 1300 1500m s土体骨架纵波速度 VP 300m s左右土体纵波波速受水体影响大 故主要测横波岩石纵波速度 VP 3500m s 岩土体波速测试的方法 基本原理速度 距离 时间根据实际条件恰当布置观测系统 弹性波动激发 观测点的组合 确定波动从激发点到观测点的路径长度 距离 在测试记录波形上获取纵波和横波的传播时间 走时 岩土体波速测试的方法 技术难点震相识别纵波传播速度最快 一般为初至波 检波器耦合良好 无噪声干扰条件下 在波速观测系统中 纵波到达之前观测点处的介质应该处于静止状态 所以在地震记录波形中纵波波形清晰可辨 而横波传播速度小于纵波速度 所以为续至波 在地震记录波形中横波初至波形一般叠加在纵波的延续波形中 初至时间难以确定 需要根据具体观测条件采取相应的技术措施获取横波走时 不同质点振动方式 经不同的路径传播到达观测点的波动 在地震记录波形图中的表现 岩土体波速测试的方法 岩土体波速测试的方法 仪器设备 XG I悬挂式波速测井仪 岩土体波速测试的方法 仪器设备 北京奥林匹克公园主山钻孔波速测试波形图 单孔悬挂测试波形 岩土体波速测试的方法 仪器设备 贴壁测试波形及解释结果 岩土体波速测试的方法 仪器设备 TB I贴壁式波速测井仪 现场测试工作示意 测试计算原理 岩土体波速测试的方法 测试方法概览岩土样品测试穿透法建筑构件测试穿透法 跨孔法 面波法岩体波速测试穿透法 跨孔法 面波法场地土层波速测试单孔法 跨孔法 面波法 measuringthetraveltimeofP andS waves thedistancefromthesourcetothereceivers alongthewallofasingleborehole Determiningtheelasticwavevelocitydistributionintheboreholedirection Alsocalledthe cross hole method Requirestwoormoreboreholes generatingseismicwavesinoneholeanddetectingtheirarrivalinadjacentholes VelocitydistributionintherockmassismeasuredbetweenboreholesaccordingtothetraveltimesofP andS wavesanddistancefromsourcetoreceiver 面波法 稳态面波法测定面波的相速度VR VR x t 面波法 瞬态面波法瞬态面波由多种频率成份叠加而成将各测点上的瞬态面波分解为一系列的单频面波按稳态法求相速度 面波法 有关面波的几个基本概念相速度 phasevelocity 群速度 groupvelocity 频散 dispersion 频散曲线 curveofdispersion 频散特征 featureofdispersion 单一频率成分的波动传播所对应的波速 称为相速度 各种频率成分的波动相干叠加后的宏观波动传播速度 称为群速度 频散是指波传播速度随波动频率变化的现象 频散曲线是描述相速度与波动频率 波长 波数 之间关系的曲线 频散特征是指相速度与波动频率之间关系的其变化 面波法 面波的关键特征能量 集中在界面附近 影响一定深度穿透深度 高频浅 低频深波前 等相位面 柱面 轴对称 瑞雷波探测的原理 均匀各向同性层状介质频散曲线 瑞雷波探测的原理 均匀各向同性层状介质频散曲线 d2 2m d2 5m d2 7m VR m s 1 f Hz 瑞雷波探测的原理 均匀各向同性层状介质频散曲线 瑞雷波探测的原理 实测瑞雷波频散曲线的解释速度 深度剖面法频散曲线拟合法 根据速度 深度曲线定性解释所得到的岩土体分层大致情况建立岩土体初始分析模型 然后根据波动理论计算岩土体初始分析模型的频散曲线并与实测频散曲线相比较 不断调整修改岩土体分析模型的参数使理论频散曲线不断靠近实测频散曲线 在理论曲线与实测频散曲线之间的误差满足一定精度要求的条件下即可将最后修定的岩土体分析模型作为面波探测的岩土体解释结果 面波法 应用实例漳州后石电厂地基强夯效果的检测 瑞雷波探测的工程实例 漳州后石电厂地基强夯效果的检测 工程概况及地基强夯处理效果检测要求填海造陆 规模大 36万m2 原海底地形复杂 起伏显著技术指标加固深度 H 8m 瑞雷波探测的工程实例 漳州后石电厂地基强夯效果的检测 观测系统和仪器设备测线布置 控制点密度的要求为每1000m2布设3个测点仪器设备 SWG多波地震探测仪 配套的检波器为西安石油仪器厂生产的SSJ 4 5 SQJ8 100型检波器 前者的固有频率为4 5Hz 后者为100Hz 瑞雷波探测的工程实例 漳州后石电厂地基强夯效果的检测 有效探测深度和工作频段的控制按f VR R VR 200m s 1考虑穿透深度H 10m工作频段低频应达到15Hz左右分辨上限定为1m工作频段高频应在150Hz左右 瑞雷波探测的工程实例 漳州后石电厂地基强夯效果的检测 检测结果及强夯处理效果评价波速 深度 VR H 剖面瑞雷波速度的横向分布地基承载力f0 变形模量E0的分布强夯处理效果 瑞雷波探测的工程实例 陕甘宁天然气进京管线过京石高速公路顶管工程注浆效果检测 工程概况和检测目的位置 丰台区五里店附近横穿京石高速公路工艺 采用单节长3m 内径约1 5m 壁厚约16cm的预制钢筋混凝土管利用顶管工艺在路基中穿过 混凝土管顶壁到路面的距离约为7m 穿越长度约为50m检测要求 了解顶管施工及注浆后路基的密实程度 以便对公路路基的状态做出判断 宜采用不中断交通的无损检测方法 面波法 应用实例顶管施工对高速公路路基影响的检测 Locationoftheroadsectionwherethegaspipelineisacrossing inredcircle 瑞雷波探测的工程实例 陕甘宁天然气进京管线过京石高速公路顶管工程注浆效果检测 仪器设备和观测系统布设仪器设备 采SWG多波地震探测仪配SQJ8 100型 100Hz 检波器 用小手锤在混凝土管内顶壁上敲击以激发频率较高的瑞雷波测线布设 在混凝土管内顶部布置测线 用石膏作为粘接剂将检波器固定在管内顶壁上 测线上一次排列12个测点 12道检波器 测点间隔0 5m 一次排列可覆盖5 5m 不同次排列首尾相接 即上一次排列的最后一个测点与下一次排列的第一个测点重合 从而保证所采集的面波数据能够对管顶路基进行连续的探测 测线覆盖范围x 0 49 5m Fig 3SketchmapforobservingsystemofRayleighwavesinsidetheconcreteculvert 瑞雷波探测的工程实例 陕甘宁天然气进京管线过京石高速公路顶管工程注浆效果检测 瑞雷波探测的工程实例 陕甘宁天然气进京管线过京石高速公路顶管工程注浆效果检测 检测记录分析及注浆效果评价记录波形VR H剖面速度分布剖面图注浆效果评价 面波法 应用实例故宫汉白玉栏板风化程度的检测 瑞雷波探测的工程实例 故宫汉白玉栏板风化程度的检测 瑞雷波探测的工程实例 故宫汉白玉栏板风化程度的检测 仪器设备和观测系统布设仪器设备 DB16型工程多波参数分析仪 用脉冲荷载在栏板上表面激发瑞雷波 用8个压电陶瓷换能器分别在8个测点上拾取超声波动测线布设 测点间距 X 5cm 仪器以 t 2 s的时间间隔将波动信息转换为数字记录 瑞雷波探测的工程实例 故宫汉白玉栏板风化程度的检测 检测资料分析及武英殿前西侧第一块汉白玉栏板风化现状记录波形VR H剖面速度分布剖面图 面波