土动力学测试PPT课件

1、 按其测试条件又可分为三类。(1)原位试验；(2)现场模拟试验；(3)原型观测。第1页/共51页(1)波速试验；(2)地脉动试验；(3)激振法试验；(4)循环荷载板试验；(5)静力触探试验；(6)标准贯入试验；(7)动力旁压试验；(8)原型观测；(9)振动衰减试验;第2页/共51页试验方法弹性模量剪切模量阻尼比衰减系数液化剪应力折射法 反射法 表面波速法 钻孔波速法 动力旁压试验 标准贯入试验 第3页/共51页3.3.1 波速法波速试验一般包括钻孔波速法、表面波法；测定地基中P波(压缩波)、S波(剪切波)和R波(瑞利波)的速度；第4页/共51页作用:(1)可计算地基在小应变幅时的动弹性模量正、

2、动剪切模量G、动泊松比，并由振动系统可求得刚度K和阻尼比D；(2)可进行场地土类型划分、土层的地震反应分析、地基固有周期的计算、饱和土层液化势的评价；(3)在地基勘察中，配合其它测试方法综合评价场地土层物理学参数；(4)在工程检测中，评价地基基础加固效果和工程质量；(5)解决基岩起伏、松散覆盖土层厚度以及查明断裂构造带位置等。第5页/共51页 钻孔法包括上孔法、下孔法和跨孔法。 表面波法、折射法和反射法统称为表面法第6页/共51页跨孔法跨孔法主要测定地层中传播的S波。第7页/共51页第8页/共51页三个钻孔布置在一条直线上；钻孔间距：土层3-5米，岩石8-10m；钻孔直径：保证振源和检波器在孔

3、中顺利上下移动；钻孔深度：10m；按振源不同，有两种测试方法：采用剪切波锤的测试方法，采用标贯的测试方法。第9页/共51页数据处理跨孔法一般按下列步骤计算波速值：(1)利用竖向传感器的波形记录，确定在每一测试深度S波到达每个接收孔的初至时间ts1、ts2。(2)利用水平传感器的波形记录，确定在每一测试深度P波到达每个接收孔的初至时间tp1、tp2。(3)按测斜资料，计算由振源到每个接收孔的距离S1、S2及差值 S=S2S1。(4)按下列公式计算在每一测试深度的S波及P波速度值第10页/共51页跨孔法可量测小应变时波的衰减。在距振源不同距离r处振幅的变化：a衰减系数；01arrAAer第11页/

4、共51页 设距离振源r1和r2两个测点的振幅分别为A1和A2，得到这两点的振幅比为：( 21)21121 12 221ln/a rrAreArArA rarr第12页/共51页工程上常用阻尼比D表示材料阻尼，与衰减系数的关系为：t为波在测点间传播的时间2avDf1 12 2ln/2ArA rDft第13页/共51页下孔法第14页/共51页每层土设两个以上测点第15页/共51页数据处理 方法1：将波传播历时t0换算成垂直下行至测点的历时t， 由上式绘制zt关系曲线(称垂直时距曲线)。时距曲线上一点的切线在t轴的斜率(dzdt)就是相应深度地层的波速。第16页/共51页(1)由水平、垂直检波器的记

5、录，分别得到S波、P波从振源到每一测试深度的时间to(s)、to(p)。(2)按上式对每一深度测得时间作斜距校正，将to(s)、to(p)依次替代式中to； (3)以深度z为纵坐标，以校正后的时间t为横坐标，绘制时距曲线图。 (4)结合实际地层变化并根据时距曲线上具有不同斜率段划分波速层。每一折线段斜率的倒数即为此段所在区间地层的波速。第17页/共51页第一层波速第i层波速：第18页/共51页得到如下波速计算公式：当d较小而测点较深时，第19页/共51页折射法试验 在地下传播的弹性波达到两层性质和密度不同土层的界面时，就要发生折射和反射，设弹性波在这两土层中传播的速度分别为v1和v2，在界面的

6、入射角与反射角为 1，折射角为 2，入射角与折射角之间关系为第20页/共51页第21页/共51页 当折射角 2 90时，折射线与界面平行，这时的入射角 1称为临界入射角第22页/共51页第23页/共51页第24页/共51页 反射法试验反射法试验 反射法试验是用弹性波反射的原理，在地面上设振源，在距振源不同的距离处设拾振器，测反射波到达的时间，推算波速。反射法能用于土层厚度大于100m的勘查。第25页/共51页2241zxvt第26页/共51页第27页/共51页折射波法和反射波法成果应用第28页/共51页 计算地基刚度和阻尼比第29页/共51页第30页/共51页第31页/共51页划分场地土类型第

7、32页/共51页 计算场地卓越周期T第33页/共51页表面波速法表面波速法瑞利波：表面波，瑞利波从表面的振源向四周传播，引起地面上竖直的和水平的两种质点运动，但在地面以下很快消逝。瑞利波波速vr vr k vs第34页/共51页K值与泊松比有关，v=0.25,k=0.919;v=0.3,k=0.928; v=0.40, k=0.942;v=0.5,k=0.955;当v=0.25时，瑞利波辐射振源的能量占67，绝大部分是在深度为一个瑞利波长的土层内传播的。因此，可以用表面波速法试验确定剪切波波速。第35页/共51页稳态激振瞬态激振第36页/共51页 稳态激振 第37页/共51页第38页/共51页

8、 根据激振频率f和实测波长 R，按下式计算R波波速vR第39页/共51页瞬态激振（SASW法）利用一次地面冲击下两检波器的 多频信号进行频谱分析(简称SASWspectral Analysis of Surface Wave),确定相位差与频率的关系，由此得R波弥散曲线。第40页/共51页第41页/共51页 用锤击地面产生多种频率成分组成的瑞利波向四周传播，在振源附近设置两个拾振器得到相频曲线，得到这两个测点在各种频率成分时的相位差 设任一频率f时两点之的相位差为 ，两点之间瑞利波传播的时间为：/2tf第42页/共51页 地面上两点的距离为r2r1，可以得到相速度和相应的波长。21/rrrrrvtLvf第43页/共51页衰减特性测试在距振源不同距离r处振幅的变化Ar距离振源r处的振幅A0谐振振源处的振幅a衰减系数 波动能量逸散的阻尼， 材料阻尼01arrAAer1rare第44页/共51页 设距离振源r1和r2两个测点的振幅分别为A1和A2，得到这两点的振幅比为：( 21)2112112221ln/a rrAreArArArarr第45页/共51页3.3.2 动力旁压试验动力旁压试验 动力旁压试验是将可周期加压力的旁压仪放在钻孔中对孔壁往复加压，测试土的动力变形特性第46页/共51页第47页