岩土工程课件4.波速测试

1、1.岩土工程原位测试技术，第5章：波速测试，第2章：第5章：内容，第5.1章：测试设备和方法，第5.2章：基本测试原理，第5.3章：测试结果的整理和分析，第5.4章：测试结果应用的讨论，第3章：第5.1节：测试设备和方法，第1节。测试设备：测试设备一般包括励磁系统、信号接收系统(传感器)和信号处理系统。不同的测试方法导致不同的仪器和设备。2.测试方法由于土壤中的纵波速度受含水量的影响，不能真实反映土壤的动力特性，所以通常测试土壤中的横波速度，测试方法有单孔法(分层检测法)、井间法和面波法(瑞利波法)等。单孔法单孔法是在一个钻孔中对土层进行测试，所以也叫层检法，因为只需要一个钻孔，方法简单，在实

2、际测量中使用较多，但其精度低于井间法。单孔法现场试验如图5-1所示。5。准备工作要求：(1)钻孔时，注意保持钻孔垂直，宜用泥浆护壁或下套管，套管壁应与孔壁紧密接触；(2)当剪切波振源使用锤击重物的木板时，木板长方向的垂直线应与测试孔中心对齐，孔口与木板的距离应为1 3m压在板上的重量应大于400公斤；电路板应与地面紧密接触；(3)当压缩波振源是锤击金属板时，金属板与孔口的距离应为1 3m(4)检查三分量检波器各通道的一致性和绝缘性。测试工作要求：(1)测试时，根据工程情况和地质分层，每隔13m设置一个测点，从下到上按预定深度进行测试；(2)在剪切波测试过程中，传感器应设置在测试孔的预定深度并固

3、定；沿纵轴方向敲击板的两端，可以记录两组极性相反的剪切波波形；在压缩波测试中，金属板可以被锤击，当激励能量不足时，可以通过落锤或爆炸产生压缩波。试验结束后，应选择一些测点进行重复观测，其数量不应少于测点总数的10%。十字孔法十字孔法有两孔和三孔等距法，三孔等距法应用广泛。井间法测试精度高，可以达到较深的测试深度，因此应用广泛。然而，这种方法成本高，操作复杂。三孔法是在测试场地钻三个具有一定间距的测试孔，其中一个孔作为振源孔，接收地震检波器放在另外两个相邻的孔中，如图5-2所示。7、8、十字孔法的试验场地应平整，试验孔应排列在一条直线上。测试孔的间距在土层中为25m，在岩层中为8 15m。测试时

4、，根据工程情况和地质分层，沿深度方向每隔12m布置一个测点。钻孔时，应注意保持钻孔垂直，并使用泥浆保护井壁或下套管。套管壁应与井壁紧密接触。测试期间，振动源和接收孔中的传感器应设置在同一水平。现场试验方法：(1)当剪切波锤作为振动源时，应采用一次成孔法；(2)当振源采用标准贯入试验装置时，应采用分段试验方法。当测试深度大于15m时，必须测试所有测试孔的倾斜度和倾斜方向。测点间距不应大于1m。当采用一次成孔法进行测试时，应在测试工作结束后选择一些测点进行重复观测，其数量不应少于测点总数的10%；更换振源孔和接收孔的方法也可用于复测。面波法的瑞利波是一种波的传播在稳态方法中，通过使用稳态振动源将频

5、率为f的受迫振动施加到表面，并且其能量以地震波的形式扩散到周围，从而在振动源周围产生正弦波振动。瑞利波速度VR可以通过用安装在地面上的两个地震检波器A和B检测输入波的峰值之间的时间差来计算。12、试验设备由励磁系统和振动拾取系统组成。电磁激振器一般用于激振系统。系统工作时，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励线圈，使其以一定频率振动。振动采集系统由地震检波器、放大器、双线示波器和计算机组成。地震检波器接收由放大器放大的振动信号，由双线示波器显示并记录。整个过程由计算机控制。面波法是一种很有前途的测试方法，它不需要钻孔，不破坏表面结构，成本低，效率高。试验工作可按以下方

6、法进行：(1)激振设备应使用机械或电磁激振器；(2)在振动源的同一侧放置两个距离为l的垂直传感器，接收振动源产生的瑞利波信号；(3)改变激发频率，测试不同深度土层的瑞利波速度；(4)电磁励磁设备可采用单一正弦波信号或合成正弦波信号。因为瑞利波在半无限空间中的波长范围内传播。当以低频激发时，波长变长，并且可以测量深瑞利波速度。激发频率由低变高，波长由长变短，探测深度由深变浅，从而得到不同深度的弹性常数。测试时应注意以下几点：(1)甲、乙地震检波器之间的距离必须小于一个波长。这是因为如果设定距离太大，可能会出现相位差的误判。但是，检波器之间的距离不能太小，否则会影响相位差的计算精度；(2)为了提高

7、确定相位差的精度，采样间隔应选择得尽可能小；(3)为了确保峰值的可靠比较和抑制干扰波，必要时可以调制正弦激励波；14、(4)根据实际情况调整频率变化率(步长)。一般仪器都配有自动降频设备，可以任意选择，但步长太小，运行时间长；如果步长过大，会影响观测精度。15、5.2弹性波速度法的基本测试原理，是基于弹性理论，通过测量弹性波(速度、振幅、频率等。)在岩土体中，提出岩土体的动力学参数，评价岩土体的工程性质。一般来说，质量密度越高，结构越均匀，介质的弹性模量越大，弹性波在介质中的传播速度越高，介质的力学性能越好。因此，弹性波的传播速度可以反映正常情况下材料的力学和工程性质。根据弹性理论，当介质受到

8、动载荷时，会引起介质的动应变，并以纵波、横波和表面波的形式从振动源向外传播。动态应力不超过介质弹性极限时产生的波称为弹性波。岩土体在一定条件下可视为弹性体，弹性波在无限各向同性体中的运动方程可根据牛顿定律导出。相应的波速为：16，(5-1)，(5-2)拉梅常数，m，(5-3)，(5-4)，(5-1)和(5-2)可以用下列简明的形式写成：(5-5)，(5-6)，测试结果的整理和分析。用单孔法测定从振动源到测点的压缩波或剪切波的时间时，应满足以下要求：(1)测定压缩时间时压缩波或剪切波从振动源到达测量点的时间应根据以下公式进行校正：T=KTL (5-10) (5-11)，19，绘制时距图，深度h为

9、纵坐标，时间T为横坐标。波速层的划分应根据时距曲线上不同斜率的折线结合地质条件来确定。各波速层的压缩波速或剪切波速应按下式计算：(5-12) 2。用井间法确定压缩波或剪切波从振动源到达测量点的时间时，应满足以下要求：(1)确定压缩波时间时，应采用垂直传感器记录的波形；(2)确定横波的时间，应采用水平传感器记录的波形。振动源到每个测量点的距离应根据测斜仪数据计算。每个测试深度的压缩波速度和剪切波速度应根据以下公式计算：20，21，(5-13) (5-14) S=S2-S1 (5-15) 3。面波法的瑞利波速度按下式计算：(5-16)地基的动剪切模量和动弹性模量按下式计算：(5-19) (5-20)、(5-20)、(5-23)和(5.4)，根据岩土中的弹性波速度，可以判断场地土的物理力学性质和地基承载力，评价场地土液化的可能性，计算场地土的卓越周期，检验地基处理的效果。1.了解动力触探试验的工作机理。2.什么是有效锤击能量？3.动态探测的类型有哪些？每种土壤适用于哪种土层？标准贯入适用于什么地层条件？4.为什么地基土的物理力学参数和地基承载力可以通过动力触探试验和标准贯入试验来估算？5.动力触探试验和标准触探试验有超前和滞后效应吗？为什么会出现这种效果？6.动态探测的一般测试过程是什么？如何绘制点击数与动态勘探深度的关系曲线？7.为什