纵波与剪切波速测试

1、,纵波与剪切波速测试,主要 内容,一,二,三,四,弹性波简介,常见测试方法及设备,各指标经验值范围,规范及相关要求,五,汇报人：熊华山,1.定义： 弹性波当静力平衡状态下的弹性体在外力作用下，产生的位移、形变和应力，以波的形式按有限的速度传播，这种波动就称之为弹性波。弹性介质在外力或扰动的作用下会发生体积和形状的变化(称为形变)，产生所谓应变。应变可分为纵向(或胀缩)应变和横向(或剪切)应变。这些应变用弹性常数来表示。当一扰动作用于均匀各向同性完全弹性介质时，在弹性介质内有胀缩应变的纵向位移形式向前传播的纵波存在，同时也有以剪切横向位移形式向前传播的横波存在。 2.波的种类：体波、面波 （1）

2、体波：在介质体内传播 纵波：p波、压缩波：质点振动方向与波的传播方向一致； 横波：s波、剪切波：质点振动方向与波的传播方向垂直；sv、sh （2）面波：在介质分界面传播 瑞利波(r波)：在介质表面传播，其轨迹是逆时针旋转的椭圆； 勒夫波(l波)：在介质分界面传播,1、弹性波简介,1、弹性波简介,典型面波记录,3、工程勘察中常用公式： 用弹性参数表示： vp、vs、vr之间的关系,一、弹性波简介,用波速计算弹性参数公式,实际工作中一般用兆帕而不用千帕，还应注意动泊松比与静泊松比的区别,1、弹性波简介,excel表格中的公式 表格中直接用纵横波来单独推算动泊松比、动剪模量，而动弹模量是用动泊松比和

3、动剪模量来推算的。因此在考虑岩土密度时，动剪模量需要作相应变化，而动弹模量不需要变化。,1、弹性波简介,一、弹性波简介,4.需要了解的基本概念 岩土工程勘察分级的方法（工程规模和特征、场地复杂程度、地基复杂程度）。 岩石的分类,根据岩石质量指标rqd，可分为好的（rqd90）、较好的（rqd=7590）、较差的（rqd=5075）、差的（rqd=2550）和极差的（rqd25）。,4、需要了解的基本概念,土的分类：建筑地基的岩土可分为“岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土”。 a.粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量50%的土，应定名为碎石土。 b.粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量的5

4、0%，粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量50%的土，应定名为砂土。 c.粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且塑性指数等于或小于10的土，应定名为粉土。 d.塑性指数大于10的土应定名为黏性土。黏性土应根据塑性指数分为粉质黏土和黏土。塑性指数大于10，且小于或等于17的土，应定名为粉质黏土；塑性指数大于17的土应定名为黏土。,二、规范及相关要求,1、地基动力特性测试规范（gb/t50269-1997）,面波法只交代了稳态，没有瞬态法,二、规范及相关要求,2、岩土工程勘察规范（gb 50021-2001）2009版,a、波速测试适用于测定各类岩土体的压缩波、剪切波或瑞利

5、波的波速，可根据任务要求或测试条件，采用单孔法、跨孔法、串式检波器ps测井法。 b、单孔法波速测试应符合下列规定： a 测试孔应垂直，且要保证孔壁不坍塌掉块； b 当采用贴壁式三分量检波器测量时，应将检波器紧贴在孔内壁预定深度处；并在地面采用叩板法进行地面激振或在孔内采用剪切锤孔内激振； c 当采用孔中激发，地面接收方式测量时，应将地面接收传感器放在第一层土中，并去除周边杂物，必要时，将检波器放在挖好的坑中进行接收。 c、跨孔法波速测试应符合下列规定： a 振源孔和所有测试孔，应布置在一条直线上； b 跨孔孔距在土层中宜取25m，在岩层中宜取815m，测点垂直间距宜取12m；近地表测点宜布置在

6、0.4倍孔距的深度处，震源和检波器应置于同一地层的相同标高处，并且尽量离开地层分界面，减少因折射波带来的时间判读误差； c 当测试深度大于15m时，应进行激振孔和测试孔倾斜度和倾斜方位的量测，测点间距宜取1m。 d、串式检波器ps测井法测试应符合下列规定： 1 保证孔内有充盈的井液，井液的浓度应保证悬浮式检波器串能顺利下到孔底； 2 检波器串中震源不能少于一个，接收检波器不少于2个，每个间距为1米； e、以上三种波速测试还应符合下列规定： a 应结合土层布置测点，测点的垂直间距宜取13m。层位变化处加密，并宜自下而上逐点测试； b 测量p波速度时，宜采用s波速度反算求得； c 利用岩土波速进行

7、固结灌浆效果检测时，应在灌浆前、后分别进行测试，并提供实测波速对比曲线。 f、当钻孔在基岩或混凝土中时，钻孔波速的测试应采用超声波测井的方式进行。 g、波速测试应有重复观测的记录，一般重复观测比例应不少于10%，重复观测的相对误差应小于5%。,1、单孔法（分检层法和一发双收） a 检层法 通常用地震仪加三分量检波器的方式。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。 a）公式推导 定义坐标系原点为钻孔口，z轴沿钻孔向下为正，x轴向右为正。设测点深度为hi，激震点距钻孔口距离为dx。,三、常用测试方法及设备,a）公式推导,正演公式

8、对于第1个测试点h1，设深度h1以上土层的剪切波速度为vs1，剪切波射线长度为l1，它与钻孔轴线的夹角为1。 根据三角关系，射线长度l1为 则剪切波到达测点h1的走时t1为,a）公式推导,正演公式 对于第2个测试点h2，设深度h1h2土层的剪切波速度为vs2，剪切波射线长度为l2，它与钻孔轴线的夹角为2。 而l2又可分为l21和l22两段，其中l21段对应的波速为vs1，l22段对应的波速为vs2。 根据三角关系，两段射线的长度l21和l22分别为,a）公式推导,同理可得剪切波到达测点h3的走时t3为 根据以上推导，可得剪切波到达任意测点的到时ti为,正演公式,a）公式推导,反演公式,反演公式

9、可由正演公式变形得到： 式中，vsi和vsj分别为第i和第j个测点深度处的剪切波速（m/s）； hi和hj分别为第i和第j个测点的深度(m)； ti为第i个测点深度的到时（s）； 为第i个测点到激发点的连线与钻孔轴向的夹角（）,可反算。 使用上式时，沿钻孔从上到下顺序计算。,1、单孔法,b 一发双收 一发双收的原理及波速计算如图,1、单孔法孔内测点布置原则,a每一土层都应有测点，每个测点宜设在接近每一土层的顶部或底部处，尤其对于薄层，更不能将测点设在土层的中点。 b若土层厚度小于1m，可以忽略。若土层厚度超过4m，需增加测点，通常可以12m间隔设置一测点。 c测点设置需考虑土性特点。如各土层相

10、对均匀，可以考虑等间隔布置，否则，只能不等间隔布置。,测点布置示意图,跨孔法又分为一发一收和一发多收（如声波透射法测桩、ct）,2、跨孔法,仪器设备,中心现有设备：24道地震仪、6道面波仪、wsd-2a、pds-sw 检波器：井中检波器串、面波检波器、三分量检波器、一发双收声波探头，一发一收声波探头等,四、各指标经验值范围,岩石,四、各指标经验值范围,岩石,四、各指标经验值范围,纵波,四、各指标经验值范围,剪切波,1、对于基岩来说，vp/vs一般介于1.72.0之间。2、水中的剪切波为0，泊松比为0.50；但是泥浆仍然能够传播横波。3、根据建筑抗震设计规范，当vs500m/s时视为岩层。,四、

11、各指标经验值范围,场地土的分类,建筑场地覆盖层厚度的确定,建筑抗震设计规范,建筑抗震设计规范,四、各指标经验值范围,1、工程名称、委托与施工单位常常前后不符 2、规范名称易出现错误 3、测试深度与提供的钻孔深度相差过少，最好大于50cm。 4、证书编号过期 5、土的动泊松比经常都是0.49，可以适当加以变化 6、在有多个钻孔时，同一岩层的完整性指数kv变化不大或完全一样 7、中间资料表格中动剪模量公式前的“2”为密度，土层一般取2.0，岩石取2.5；而动弹模量公式前的“2”为常量，不需要改变。 8、钻孔的编号有“zk”、“zy”、“zj”等等之分，要保持和钻孔柱状图一致。 9、文件名编号统一成“150316荣昌县盘龙镇中心小学和中心幼儿园工程地质勘察”格式，经常出现有时间无工