岩土工程原位测试技术第章　波速试验

岩土工程原位测试技术第5章波速试验1第5章内容5.1试验设备和方法5.2基本测试原理5.3试验成果的整理分析5.4试验成果的应用讨论25.1试验设备和方法一、试验设备试验设备一般包含激振系统、信号接收系统（传感器）和信号处理系统。测试方法不同，使用的仪器设备也各不相同。二、测试方法由于土中的纵波速度受到含水量的影响，不能真实地反映土的动力特性，故通常测试土中的剪切波速，测试的方法有单孔法（检层法）、跨孔法以及面波法（瑞利波法）等。31.单孔法单孔法是在一个钻孔中分土层进行检测，故又称检层法，因为只需一个钻孔，方法简便，在实测中用得较多，但精度低于跨孔法。单孔法的现场测试情况如图5-1所示。4对准备工作的要求：（1）钻孔时应注意保持井孔垂直，并宜用泥浆护壁或下套管，套管壁与孔壁应紧密接触；（2）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1~3m；板上所压重物宜大于400kg；木板与地面应紧密接触；（3）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1~3m；（4）应检查三分量检波器各道的一致性和绝缘性。测试工作要求：（1）测试时，应根据工程情况及地质分层，每隔1~3m布置一个测点，并宜自下而上按预定深度进行测试；（2）剪切波测试时，传感器应设置在测试孔内预定深度处并予以固定；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；5（3）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10%。2.跨孔法跨孔法有双孔和三孔等距方法，以三孔等距法用得较多。跨孔法测试精度高，可以达到较深的测试深度，因而应用也比较普遍，但该法成本高，操作也比较复杂。三孔法是在测试场地上钻三个具有一定间隔的测试孔，选择其中的一个孔为振源孔，另外两个相邻的钻孔内放置接收检波器，如图5-2。67跨孔法的测试场地宜平坦，测试孔宜布置在一条直线上。测试孔的间距在土层中宜取2~5m，在岩层中宜取8~15m；测试时，应根据工程情况及地质分层，沿深度方向每隔1~2m布置一个测点。钻孔时应注意保持井孔垂直，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。现场测试方法：（1）当振源采用剪切波锤时，宜采用一次成孔法；（2）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15m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1m。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10%；也可采用振源孔和接收孔互换的方法进行复测。89103.面波法瑞利波是在介质表面传播的波，其能量从介质表面以指数规律沿深度衰减，大部份在一个波长的厚度内通过，因此在地表测得的面波波速反映了该深度范围内土的性质，而用不同的测试频率就可以获得不同深度土层的动参数。面波法有两类测试方式，一是从频率域特性出发，通过变化激振频率进行量测称为稳态法；另一种从时间域特性出发，瞬态激发采集宽频面波，这种方法操作容易，但是资料处理复杂。本章仅介绍稳态法。稳态法是利用稳态振源在地表施加一个频率为f的强迫振动，其能量以地震波的形式向周围扩散，这样在振源的周围将产生一个随时间变化的正弦波振动。通过设置在地面上的两个检波器A和B检出输入波的波峰之间的时间差，便可算出瑞利波速度VR。11测试设备由激振系统和拾振系统组成。激振系统一般多采用电磁式激振器。系统工作时由信号发生器输出一定频率的电信号，经功率放大器放大后输入电磁激振器线圈，使其产生一定频率的振动。拾振系统由检波器、放大器、双线示波仪及计算机四部份组成。检波器接收振动信号，经放大器放大，由双线示波仪显示并被记录。整个过程由计算机操作控制。面波法不需要钻孔，不破坏地表结构物，成本低而效率高，是一种很有前途的测试方法。测试工作可按下述方法进行：（1）激振设备宜采用机械式或电磁式激振器；（2）在振源的同一侧放置两台间距为l的竖向传感器，接收由振源产生的瑞利波信号；12（3介）改样变激灵振频闲率，啊测试衰不同读深度零处土伏层的陕瑞利疑波波塌速；（4额）电拌磁式搞激振帆设备题可采鄙用单宗一正雪弦波废信号充或合掏成正弃弦波铜信号音。因为猜瑞利痰波在狸半无占限空稀间中攻是在巡寿一个束波长午范围棍内传杏播的冤。低替频激结振时透，波粗长变当长，啊可测宅出深袍层瑞军利波杀速度危。由专低向动高逐硬渐改蚂变激典振频块率，内波长纺由长脉变短艰，探纯测深容度由鲁深变辱浅，背从而手得出顽不同胡深度驼的弹缩慧性常蠢数。测试熊过程送中要粮注意服如下基几点厚：（1本）A镇、B升检波肤器的唐距离喇一定控要小朵于1全个波姥长的雅距离钻。这松是因况为，益如果胆设置汁的距飘离过涨大，猫就可鲜能会很出现灶相位咳差的段误判叨。但隆检波眉器间握的间仍距又脑不应址太小嫌，否嘉则会盟影响班相位勤差的大计算欠精度扇；（2纵）为像提高陈确定孕相位科差的爹精度柴，应与尽量轨选取谋小的道采样斗间隔融；（3访）为垄保证鞠波峰泼的可购靠对炊比和逆压制它干扰骗波，旱需要职时可移将正日弦激脾振波五加以沸调制绢；13（4社）根毛据实斤际情仅况调惑整频喉率变讨化速侧率（类步长习），棍一般电仪器社中都遍设置宗了频筝率自麻动降店低设道备，耐可以导任意拖选择臣，但艳步长球太小泄，作趁业时提间长晃；步热长太脉大，映又会餐影响拾观测鱼精度消。145.2飞基衫本测建试原扭理弹性伏波速磨法以跟弹性仆理论习为依纸据，众通过绪对岩晚土体龄中弹药性波静（速奴度、均振幅旋、频银率等雷）的锹测量候，提猴出岩谷土体核的动忘力参挺数并耻评价盛岩土免体的痰工程跳性质兰。一般局而言旨，介控质的滨质量尚密度密越高缓、结鸽构越驱均匀购、弹涉性模超量越吨大，限则弹码性波历在该责介质霉中的宋传播躲速度忧也越粗高，讨同时您我们睁又知芦道该喊介质浊的力秀学特蓄性也洞越好岭。故胖弹性课波的企传播帜速度股在通室常的哨情况陆下能撞反映屡材料兔的力石学和智工程既性质掌。根据绝弹性精理论不，当来介质汽受到套动荷般载的违作用日时将心引起斤介质萌的动山应变取，并悲以纵贫波、愈横波好和面沃波等膨形式烧从振掀源向坊外传细播。盟当动凉应力驴不超扔过介沿质的敞弹性兔界限碎时所抢产生鸣的波始称为粘弹性午波。常岩土赌体在采一定嘴条件券下可伴视为贩弹性迟体，惠依据卧牛顿张定律桥可导结出弹叔性波拥在无才限均连质体寨中的跟运动符方程顿。相败应的畜波速弃为：15（5造-1蔬）（5尊-2或）引入诊拉梅羞常数、M，（5草-3尝）（5部-4角）（5部-1谷）和冠（5核-2处）可验以写壁为下神列简巾洁的龙形式涝：（5眯-5桨）（5定-6页）16如果永测试普出了箩岩土趣体中许的弹节性波索波速件，可羽以由尊上列斜公式俊推出拣岩土良体的葡动弹售性模昨量Ed、动拿剪切衣模量Gd和动束泊桑醒比如下徐：kP饭a贪（猴5-叉7）kP旋a清（5填-8镜）（5清-9竟）式中m——星波速怒比，m=vP/vs。175.3密试紧验成吊果的写整理建分析1.励单冰孔法确定纱压缩考波或匪剪切取波从令振源棋到达捕测点鞠的时刷间时锁，应牢符合肤下列医规定苹：（1如）确磁定压征缩波虽的时允间，筑应采和用竖歪向传矩感器芒记录晶的波所形；（2束）确依定剪决切波迁的时同间，捎应采借用水渠平传宪感器更记录悔的波闯形。雀由于句三分烧量检宵波器北中有亩两个爱水平昨检波煎器，检可得殊到两秤张水损平分蹦量记碎录，汪应选趁最佳壁接收父的记俯录进堡行整幸理。压缩扭波或稼剪切横波从运振源喜到达沫测点就的时晋间，暗应按兽下列现公式众进行赚斜距失校正喇：T=KTL（5忍-1附0）（5韵-1亏1）18时距私曲线旗图的吐绘制爹，应徐以深僻度H为纵咳坐标唤，时既间T为横迫坐标各。波决速层夫的划磨分，污应结席合地司质情旱况，滋按时驱距曲少线上吊具有偿不同镇斜率精的折顷线段护确定南。每觉一波旦速层领的压锻缩波办波速备或剪触切波丈波速禾，应足按下延式计侦算：（5异-1行2）2.顺跨悦孔法确定挽压缩章波或纺剪切甩波从告振源怎到达顾测点本的时鸦间时既，应馋符合仿下列险规定荷：（1盟）确厕定压址缩波雕的时崭间，屯应采民用竖碍向传锄感器呼记录继的波肚形；（2收）确棚定剪因切波返的时嚷间，使应采姻用水梢平传术感器险记录搁的波睬形。由振痕源到坊达每卡个测杯点的侦距离垫，应巩按测型斜数励据进妨行计羊算。斩每个正测试贼深度活的压辩缩波唐波速肺及剪社切波需波速桥，应蚂按下斑列公瓶式计蜘算1920（5导-1县3）（5课-1予4）S=S2-S1（5昌-1岂5）3.今面赚波法瑞利胸波波婚速应且按下歌式计要算：（5乖-1描6）地基膛的动油剪变择模量亿和动河弹性想模量等，应申按下避列公雷式计践算：（5帽-1漠7）（5赖-1半8）21（5协-1赤9）（5各-2抬0）225.4义试雹验成纵果的湾工程懒应用根据缸岩土杯体中标的弹茶性波渗波速榆，可中以判跨定场俱地土伏的物包理力旦学性输质和至地基延承载引力，杆评价怒场地悔土的挡液化猫可能幸性，度计算熟场地晌土的师卓越壮周期碰，检母测地加基处忙理的刻效果日。23讨记论1．椅理解咸动力讲触探励试验耽的工街作机爱理。2．姐何为泪有效重锤击握能量禽？3．悟动力堡触探鹊有那辣几种辆类型蠢？各麦适用强于什狠么样肠的土标层？胡标贯坟适用偿于什话么样绳的地善层条另件？4．索用动污力触辫探