瞬态激振1
2010低应变理论D
2010年江苏省建设工程质量检测人员岗位培训试卷低应变法检测理论试卷D（满分120分，时间100分钟）成绩：一、填空题：（每空1分，共20分）1、低能量瞬态激振方式的时域信号主要受桩身变化的影响。
2、桩身缺陷是指使桩身完整性恶化，在一定程度上引起桩身结构强度和耐久性的、、、、、等现象的统称。
3、采用低应变法检测桩身完整性所发现的、类桩之和大于抽检桩数的20%时，宜采用方法，在未检桩中继续扩大抽检。
4、检测机构应当自觉遵守国家有关方针政策和，严格按有关、和规程开展检测工作；在的范围内依法经营，维护国家和行业的整体利益。
5、为保证检测数据的和，桩基检测所用计量器具必须送法定计量检定单位进行定期检定。
6、对低应变法检测中不能明确完整性类别的桩或Ⅲ类桩，可根据实际情况采用、、、等适宜的方法验证检测。
二、选择题：（多选、错选、漏选均不得分）（每题4分，共20分）1、低应变法检测可达到以下目的。
A检测桩身缺陷及其位置C估算单桩竖向抗压极限承载力B推定桩身混凝土强度D判定桩身完整性类别E精确校核桩长2、分别采用铝、尼龙和硬橡胶三种材料的锤头在同一根桩上敲击，得到脉冲力的力谱宽度依次是。
A.铝头最宽，尼龙头次之，硬橡胶头最窄B.硬橡胶头最宽，尼龙头次之，铝头最窄C.尼龙头最宽，铝头次之，硬橡胶头最窄D.铝头最宽，硬橡胶头次之，尼龙头最窄3、低应变检测不可以达到下列目的：。
A.检测出桩身纵向裂缝B.指出桩身两个以上严重缺陷及其对应深度C.检测出钢筋笼长度D.检测灌注桩的桩底沉渣厚度E.检测某一深部缺陷的方位4、应力波在打入土中的混凝土桩身中传播，若应力波能量耗散至土中，土质相对好的土其阻尼，应力波衰减；土质相对差的土其阻尼，应力波衰减；混凝土强度高，内阻尼，应力波衰减；混凝土强度低，内阻尼，应力波衰减。
A 大；B 小；C 快；D 慢。
5、波长λ应满足条件才符合一维杆理论。
A桩长L远大于桩径D B波长λ大于桩的横向尺寸，λ>（5～10）D（D为桩径）C波长λ小于桩径D D桩长L大于波长λ，L>（5～10）λ6、下列关于低应变检测激振点的说法中是正确的。
低应变考精彩试题
低应变考试一、单项选择题1、低应变检测时，幅频信号分析的频率围上限不应小于( D )Hz。
A、800B、1000C、1500D、20004、在低应变检测中，对于桩底反射不太明显的信号，应选用锤头材料相对( B )的敲锤。
A、硬的B、中等的C、软的D、无所谓2、对某一工地确定桩身波速平均值时，应选取同条件下不少于（ D ）根Ⅰ类桩的桩身波速参与平均波速的计算。
A、2个B、3个C、4个D、5个3、低应变方法不适用于判定（ D）。
A、桩身完整性B、桩身缺陷的程度C、桩身缺陷位置D、承载力4、低应变法检测要求受检桩的混凝土强度至少达到（ B）。
A、设计强度的70%，且不小于20MPaB、设计强度的70%，且不小于15MPaC、设计强度的50%，且不小于20MPaD、设计强度的50%，且不小于15MPa5、低应变测试参数设定中时域信号记录的时间段长度应在2L/c时刻后延续不少于（ B ）。
A、3msB、5msC、10msD、15ms6、低应变测试参数设定中的时域信号采样点数不宜少于（C）。
A、256点B、512点C、1024点D、2048点7、实心桩的激振点位置应选择在（A）。
A、桩中心B、距桩中心1/3半径处C、距桩中心1/2半径处D、距桩中心2/3半径处8、以下哪种类型的桩低应变法检测不适用（A）。
A、薄壁钢管桩B、预制混凝土方桩C、预制混凝土管桩D、等截面的混凝土灌注桩9、低应变法采集信号时，每个检测点记录的有效信号数不宜少于（C）。
A、1个B、2个C、3个D、4个10、桩身完整性类别为II类的时域信号特征为（C）。
A、波形呈低频大振幅衰减振动，无桩底反射波B、2L/c时刻前无缺陷反射波，有桩底反射波C、2L/c时刻前出现轻微缺陷反射波，有桩底反射波D、2L/c时刻前出现轻微缺陷反射波，无桩底反射波11、JGJ106规中特别强调的低应变检测报告应包括（C）。
A、地质条件描述B、受检桩的桩号、桩位和相关施工记录C、桩身完整性检测的实测信号曲线D、桩身完整性描述、缺陷的位置及桩身完整性类别12、当截面扩大时，透射波的速度或应力的幅值（C）入射波。
《机械工程测试技术基础》期末试题及答案
第一章 信号及其描述（一）填空题1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。
这些物理量就是 信号 ，其中目前应用最广泛的是电信号。
2、 信号的时域描述，以 时间 为独立变量；而信号的频域描述，以 频率 为独立变量。
3、 周期信号的频谱具有三个特点： 离散性 ， 谐波性 ， 收敛性 。
4、 非周期信号包括 准周期 信号和 瞬变周期 信号。
5、 描述随机信号的时域特征参数有 均值 、 均方值 、 方差 。
6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 关于Y 轴 （偶） 对称，虚频谱（相频谱）总是 关于原点（奇） 对称。
（二）判断对错题（用√或×表示）1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。
（ √ ）2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。
（ √ ）3、 非周期信号的频谱一定是连续的。
（ × ）4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。
（ × ）5、 随机信号的频域描述为功率谱。
（ √ ）（三）简答和计算题1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。
2、 求正弦信号)sin()(0ϕω+=t x t x 的均值x μ，均方值2x ψ，和概率密度函数p(x)。
3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。
4、 求被截断的余弦函数⎩⎨⎧≥<=T t T t t t x ||0||cos )(0ω的傅立叶变换。
5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x at ω的频谱。
第二章 测试装置的基本特性（一）填空题1、 某一阶系统的频率响应函数为121)(+=ωωj j H ，输入信号2sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。
2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2224.141n n ns s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。
第三章振动信号测取技术
从波形图和频谱图可以看出：锤帽材料越硬，其敲击力波形图的峰值越 高，持续时间越短，越接近于理想的脉冲函数；而且，锤帽材料越硬，其敲 击力的谱特性图中平坦段的频率范围越宽。
2)．正弦力激振器
正弦激振器按安装方式不同，分为绝 对式和相对式两种。
①电动式激振器——绝对式 电动式激振器是利用电磁感应原理将 电能转变为机械能对被测对象提供激振力 的装置。
电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量 范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗 干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等 优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊 断中得到广泛应用。
涡流传感器工作原理
探头线圈
前置放大器
振荡器
检波电路
放大器
涡电流
电缆
图3—9 涡流传感器工作原理图
当被测金属与探头之间的距离发生变化时，探头中线圈的Q值也发 生变化，Q值的变化引起振荡电压幅度的变化，而这个随距离变化的 振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一等处理转化成电压 （电流）变化，最终完成机械位移(间隙)转换成电压（电流）。由上 所述，电涡流传感器工作系统中被测体可看作传感器系统的一半，即 一个电涡流位移传感器的性能与被测体有关。
当采用模/数转换测量时，鉴相标记的宽度决定了鉴相脉冲的最低采样频率。 最低采样频率=INV（圆周长度÷鉴相标记的宽度＋0.5）×轴的转频。
图 3 — 15 鉴 相 测 量 的 安 装
3．4 结构的激振方法
在机械工程中常用的激振方法有以下几种：
➢ 1．稳态正弦激振 稳态正弦激振又称简谐激振。它是借助激振器对被测对象施加一个频
利用压电效应，制成压电式加速度传感器，
可用于检测机械运转中的加速度振动信号；
5.3 振动的激励和激振器
从波形图和频谱图可以看出： 锤帽材料越硬，其敲击力波形图的峰值越高，持 续时间越短，越接近于理想的脉冲函数；而且， 锤帽材料越硬，其敲击力的谱特性图中平坦段的 频率范围越宽。 试验时，应当根据试验对象的特点选择不同的锤 帽，使试验对象的响应有效频率范围处于测力锤 频谱特性的平坦段之内。 脉冲激振测试系统的设备和试验方法都比较简单， 在试验设备上也没有任何附加质量。 这种试验方法结果比较分散，通常进行多次试验， 取试验结果的平均值，并应尽量使每次敲击力近 于不变。
当激振器悬挂于空中作水平方向激振时， 应倾斜角悬挂，如图5.8c所示。 这样一方面可对试验对象2施加固定的预 加载荷，也可使激振器的弹簧工作于水平 段。 在进行低频激振时，应将激振器刚性地安 装在地面或刚性很好的支架上，如图 5.8b所示，并让安装支架的固有频率比激 振频率高3倍以上。
②电磁式激振器——相对式
则动线圈上就感生一个交变电磁力
F = BLi = BLI m cos ωt
式中，L为在气隙中，动线圈被磁场作用的导线的长度； B为气隙中的磁感应强度。 此力通过顶杆1作用于激振对象之上，顶杆和动线圈通 过特制的平板弹簧固定到壳体上。 顶杆加到试件上的激振力，并不等于线圈所产生的电动 力，而是等于电动力和激振器运动部件的弹簧力、阻尼 力、惯性力的矢量差。 在重要的测试中，不能忽略这些力的影响，也不能认为 激振力和线圈电流i成正比。
②脉冲激振 脉冲激振又称锤击法。通常，用一个带有力传感器的 脉冲锤敲击被激对象，同时测量激励和响应。这种方 法具有试验时间短，现场使用的设备简单，在试验对 象上没有附加质量等优点。其主要缺点是：力的大小 不易控制，过小会降低信噪比，过大会引起非线性； 试验结果误差较大，准确度差。 ③阶跃激振 阶跃激振是指被测对象突然受到或消除一恒作用力而 产生自由振动的激振方法。例如，在被测对象选定点 处，用一重量轻、受拉方向刚度大的钢索对被测对象 施加一恒张力，然后突然切断或松脱钢索，就相当于 对被测对象施加一负的阶跃激振力，激起被测对象的 宽带自由振动。对于大型结构件，如建筑物、桥梁等 的激振，就可采用类似的办法。
用于瞬态分析的五种激励信号
用于瞬态分析的五种激励信号Pspice软件为瞬态分析提供了五种激励信号波形(称为瞬态源)供用户选用。
下面介绍这五种瞬态源的波形特点和描述该信号波形时涉及到的参数。
其中电平参数针对的是独立电压源。
对独立电流源，只需将字母V改为I，其单位由伏特变为安培。
(1).脉冲电源(VPulse)：P247习题脉冲信号是在瞬态分析中用得较频繁的一种激励信号。
描述脉冲信号波形涉及到7个参数。
表1列出了这些参数的含义、单位及内定值。
表2给出了不同时刻脉冲信号值与这些参数之间的关系。
下图为一具体实例。
图中给出了该波形对应的参数。
脉冲信号波形（例）表1描述脉冲信号波形的参数注：表中TSTOP是瞬态分析中参数Final Time的设置值；TSTEP是参数Print Step的设置值。
表2脉冲信号电平值与参数的关系(2).分段线性电源（VPWL: Piece-Wise Linear）：5.2节分段线性信号波形由几条线段组成。
因此，为了描述这种信号，只需给出线段转折点的坐标数据即可。
下图是一个分段线性信号波形实例。
图中同时给出了描述该波形的数据。
分段线性信号波形（例）(3).调幅正弦电源（VSIN: Sinusoidal Waveform）：5.1节描述调幅正弦信号涉及6个参数。
表3列出了这些参数的含义、单位和内定值。
表4给出了调幅正弦信号波形的变化与这6个参数的关系。
下图为一具体实例，图中同时给出了该信号波形对应的参数。
调幅正弦信号波形(例)注：表中TSTOP为瞬态分析中参数Final Time的设置值。
表4 调幅信号波形与参数的关系说明：此处描述的调幅正弦信号只用于瞬态分析。
若阻尼因子与偏置值均为0，则调幅信号成为标准的正弦信号，但是在进行3-6节介绍的AC分析时，本信号并不起作用。
(4).调频电源(VSFFM: Single-FrequencyFrequency-Modulated)描述调频信号需要5个参数，表5列出了这些参数的含义、单位和内定值。
FTR-01中文说明书2008-10-27故障录波
FTR-01 电力系统故障录波及分析装置用户手册FTR-01H 便携式电力系统故障录波及分析装置用户手册武汉方得电子有限公司Wuhan Fount Electronics Co., Ltd.Document Number WH40-9101-03 Version 2008-10-27FTR-01电力系统故障录波及分析装置用户手册FTR-01H便携式电力系统故障录波及分析装置用户手册本手册内容如有更改，恕不通告。
没有武汉方得电子有限公司的书面许可，本手册任何部分都不许以任何（电子的或机械的）形式、方法或以任何目的而进行传播。
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１1.1.3输入信号.................................................................................................................................... １1.2系统新特性 ..................................................................................................................................... １1.2.1软件与硬件 ............................................................................................................................... １1.2.2高抗干扰性 ............................................................................................................................... ２1.2.3专用DSP ................................................................................................................................... ２1.2.4高速的PCI总线 ..................................................................................................................... ２1.2.5工频信号自动频率跟踪 ........................................................................................................ ２1.2.6采集单元远距离分布式安装 ............................................................................................... ２1.3主要技术指标................................................................................................................................. ２1.4设备的选配................................................................................................................................... ４1.4.1设备型号的定义...................................................................................................................... ４1.4.2开关量扩展 ............................................................................................................................... ４1.4.3可供选用的型号...................................................................................................................... ４第二章FTR-01的被测输入量的接入 .............................................................................................. ５2.1交流电压量的接入 ..................................................................................................................... ５2.2交流电流量的接入 ..................................................................................................................... ５2.3开关量的接入 .............................................................................................................................. ６2.4数据采集单元(RAU)量程的硬件调整.................................................................................. ７第三章FTR-01的面板功能 ................................................................................................................ ８3.1FTR-01前面板............................................................................................................................... ８3.2面板功能.......................................................................................................................................... ８3.2.1状态指示灯 ............................................................................................................................... ８3.2.2液晶屏功能指示...................................................................................................................... ８3.3功能菜单.......................................................................................................................................... ９3.4功能菜单的使用 ........................................................................................................................ １０3.4.1通道监控................................................................................................................................ １０3.4.2记录列表................................................................................................................................ １０3.4.3打印机配臵 ........................................................................................................................... １１3.5FTR-01后面板与功能 ............................................................................................................. １２3.5.1FTR-01后面板布臵............................................................................................................ １２3.5.2FTR-01后面板结构与功能 .............................................................................................. １２3.6RAU后面板与功能.................................................................................................................. １３3.6.1RAU后面板 .......................................................................................................................... １３3.6.2RAU后面板布臵与功能 ................................................................................................... １３第四章软件“FTR录波器管理系统”....................................................................................... １４IIFTR-01型电力系统故障录波及分析装置用户手册什么是“FTR录波器管理系统”........................................................................................ １４4.2“FTR录波器管理系统”运行环境...................................................................................... １４4.3FTR-01与后台的连接 ............................................................................................................. １４4.3.1网络物理连接....................................................................................................................... １４4.3.2网络连通的试验.................................................................................................................. １４4.4使用M ODEM进行远方传送................................................................................................... １５4.5安装和运行软件“FTR录波器管理系统”...................................................................... １６4.6FTR录波器管理系统（R EPLAY B）件................................................................................ １７4.7FTR录波器管理系统（R EPLAY B）对FTR-01设备群的管理.................................... １８4.7.1在软件ReplayB中添加子站名称及设备名称............................................................ １８4.7.2获取FTR-01的前台配臵.................................................................................................. １９第五章FTR-01输入通道属性的描述与起动的整定............................................................... ２０5.1模拟通道属性的描述............................................................................................................... ２０5.2模拟通道起动录波的设臵...................................................................................................... ２１5.3开关量输入通道属性的设臵 ................................................................................................. ２２5.4记录格式的设定 ........................................................................................................................ ２３5.4.1瞬态故障DFR（Disturbance Fault Recording）记录格式的设臵 ....................... ２３5.4.2连续稳态记录CSS（Continuous Steady State recording）记录格式的设臵 ...... ２４第六章FTR-01的校准 ..................................................................................................................... ２５6.1校准信号源设备的准备 .......................................................................................................... ２５6.2确定硬件量程和通道配臵...................................................................................................... ２５6.3FTR录波器校准软件R EPLAY C AL 的使用 ......................................................................... ２５第七章FTR-01故障记录的读取 ................................................................................................... ２８7.1在R EPLAY B中选定目标设备................................................................................................ ２８7.2设臵数据抽取策略.................................................................................................................... ２９7.3瞬态故障记录文件DFR（D ISTURBANCE F AULT R ECORDING）的提取 ...................... ２９7.4连续式稳态记录CSS（C ONTINUOUS S TEADY S TATE RECORDING）文件的提取...... ３０7.5触发式稳态记录TSS（T RIGGERED S TEADY S TATE RECORDING）文件的读取 ......... ３１7.6故障记录文件的断点续传...................................................................................................... ３２第八章使用软件CMDVIEW观察分析故障记录................................................................... ３４8.1打开故障记录............................................................................................................................. ３４8.2C MD V IEW工具栏图标的功能................................................................................................ ３５8.3选择显示通道............................................................................................................................. ３６8.4通道交换显示位臵.................................................................................................................... ３６8.5改变波形和背景的颜色 .......................................................................................................... ３６8.6使若干通道幅度的比例尺一致与通道的叠加.................................................................. ３７8.7移动时标...................................................................................................................................... ３７8.8记录排序与检索 ........................................................................................................................ ３８8.9记录的E XCEL格式输出.......................................................................................................... ３８8.10记录的COMTRADE格式输出 .......................................................................................... ３９8.11记录的打印输出 ........................................................................................................................ ３９第九章在CMDVIEW中输入线路参数信息 ............................................................................ ４０FTR-01型电力系统故障录波及分析装置用户手册III “定义线路”的概念............................................................................................................... ４０9.2在C MD V IEW中定义线路的方法 .......................................................................................... ４０9.3定义线路参数表的应用 .......................................................................................................... ４１第十章FTR-01互感器配臵 ............................................................................................................ ４２10.1互感器（或其他传感器）的配臵 ...................................................................................... ４２第十一章用计算量起动FTR-01与稳态量录波的指定.......................................................... ４５11.1计算量的概念............................................................................................................................. ４５11.2设臵计算量起动录波............................................................................................................... ４５11.3连续稳态量CSS（C ONTINUOUS S TEADY S TATE RECORDING）记录内容的指定...... ４７第十二章用FTR-01实时监测电力系统的远程模拟盘.......................................................... ４８12.1实时监测的概念 .................................................................................................................... ４８12.2用户自行设计的实时监测界面......................................................................................... ４８12.3在系统图中添加监测点 ...................................................................................................... ４９第十三章FTR-01日志查阅............................................................................................................. ５０13.1FTR-01的日志....................................................................................................................... ５０13.2FTR-01日志读取方法 ......................................................................................................... ５０第十四章用保护动作量起动FTR-01........................................................................................... ５１14.1保护动作量起动录波的慨念 ............................................................................................. ５１14.2设臵保护动作量起动录波.................................................................................................. ５１14.3各种保护动作量的整定 ...................................................................................................... ５３14.3.1发电机比率制动式纵差保护(DL/T 684-1999, P2, 4.1.1) ....................................... ５３14.3.2发电机标积制动式纵差保护(DL/T 684-1999, P4, 4.1.2) ....................................... ５３14.3.3发电机故障分量比率制动式纵差保护(DL/T 684-1999, P4, 4.1.3)..................... ５４14.3.4发电机单元件横差保护(DL/T 684-1999, P6, 4.1.5b).............................................. ５４14.3.5发电机纵向零序过电压保护(DL/T 684-1999, P8, 4.1.7) ....................................... ５５14.3.6发电机故障分量负序方向保护(DL/T 684-1999, P8, 4.1.9)................................... ５５14.3.7发电机三次谐波电压单相接地保护(DL/T 684-1999, P10, 4.3.2a)..................... ５６14.3.8发电机阻抗法低励失磁保护......................................................................................... ５６14.3.9以系统两点间相位差为依据的失步保护 .................................................................. ５７14.3.10发电机定子铁心过励磁保护(DL/T 684-1999, P24, 4.8.1)................................. ５７14.3.11发电机频率异常保护(DL/T 684-1999, P24, 4.8.2)............................................... ５８14.3.12发电机逆功率保护(DL/T 684-1999, P24, 4.8.3) ................................................... ５８14.3.13发电机定子过电压保护(DL/T 684-1999, P24, 4.8.4).......................................... ５８14.3.14变压器纵差保护(DL/T 684-1999, P25, 5.1)........................................................... ５９14.3.15变压器零序差动保护(DL/T 684-1999, P31, 5.3.1)............................................... ５９14.3.16变压器过流保护(DL/T 684-1999, P32, 5.5.1 P33, 5.5.2) .............................. ６０14.3.17空载投运变压器保护................................................................................................... ６０14.3.18启停机保护(DL/T 684-1999, P25, 4.8.5)................................................................. ６０第十五章FTR-01用于电力设备的试验 ...................................................................................... ６１15.1试验的抽象 ............................................................................................................................. ６１15.2试验的设计 ............................................................................................................................. ６２15.2.1可选择的试验变量 ........................................................................................................... ６２IVFTR-01型电力系统故障录波及分析装置用户手册支持直角坐标、极坐标 .................................................................................................. ６２15.2.3支持多种试验并行 ........................................................................................................... ６２15.3虚拟试验.................................................................................................................................. ６２第十六章FTR-01故障记录的分析 ............................................................................................... ６３16.1序分量分析 ............................................................................................................................. ６３16.2谐波分析.................................................................................................................................. ６３16.3故障测距.................................................................................................................................. ６４16.4阻抗轨迹分析......................................................................................................................... ６５16.5通道波形整合......................................................................................................................... ６５16.6计算量显示 ............................................................................................................................. ６６第十七章 FTR-01H便携式故障录波器.......................................................................................... ６７17.1FTR-01H便携式故障录波器外形 ..................................................................................... ６７17.2FTR-01H便携式故障录波器的可识别适配器............................................................... ６７17.3FTR-01H便携式故障录波器的使用................................................................................. ６８17.4FTR-01H便携式录波器适配器的接入 ............................................................................ ６９17.5FTR-01H更换适配器模块后的操作说明........................................................................ ６９17.6FTR-01H便携式录波器的网络连接电缆........................................................................ ６９附录Ⅰ：FTR-01使用流程图.......................................................................................................... ７１附录Ⅱ：FTR-01瞬态故障录波时段组成和故障记录时限................................................... ７２FTR-01型电力系统故障录波及分析装置用户手册１第一章FTR-01的系统功能及技术指标1.1 装臵概述1.1.1 用途FTR-01型电力系统故障录波及分析装臵广泛地应用于电力系统，记录发电机、变压器、电力输送线路、电站、电厂的瞬态、稳态模拟量与事件量信息，监视电力系统运行，保存试验数据，记录和捕捉故障信息，为研究电网运行方式及评价保护装臵的性能提供依据。
基桩检测的常用方法基础理论扫盲
基桩检测的基本方法1低应变反射波法(瞬态激振时域频域分析法)。
2声波透射法。
3高应变法。
4 单桩竖向抗压静载试验。
5 单桩竖向抗拔静载试验。
６单桩水平静载试验７钻芯法基本规定1 一般规定1基桩完整性及承载力检测应在桩顶设计标高位置进行。
2基桩检测开始时间应符合下列规定：(1) 当采用低应变反射波法或声波透射法检测时，受检桩桩身混凝土强度不得低于设计强度的70%且桩身强度应不低于15MPa；(2) 单桩静载试验与高应变法检测前桩身混凝土强度应达到设计强度，桩周土的间歇时间应满足下列要求：对打入桩，砂土7天，粉土10天，非饱和粘性土15天，饱和粘性土25天；对于泥浆护壁混凝土灌注桩，宜适当延长间歇时间。
3 当对检测结果有怀疑或有争议时，可进行验证检测。
验证检测应符合下列规定：(1) 对低应变法检测结果有怀疑或争议时，可采用钻芯法、高应变法或直接开挖进行验证；(2) 对声波透射法检测结果有怀疑或争议时，可进行钻芯法验证；(3) 对高应变法提供的单桩承载力有怀疑或争议时，应采用静载试验验证，并应以静载试验的结果为准。
4当检测结果不满足设计要求时，应进行扩大抽检。
扩大抽检应符合下列规定：(1) 当采用低应变法检测桩身完整性时，按所发现Ⅲ、Ⅳ类桩的桩数加倍抽检；(2) 单桩承载力或钻芯法抽检结果不满足设计要求时，应分析原因并按不满足设计要求的桩(点)数加倍抽检。
2 检测结果评定1桩身完整性检测结果评定应给出每根受检桩的桩身完整性类别。
桩身完整性分类应符合表1的规定。
表1 桩身完整性类别表2 Ⅰ类、Ⅱ类桩为合格桩；Ⅲ类桩需由工程建设方与设计方等单位研究，以确定修补方案或继续使用；Ⅳ类桩为不合格桩。
一、 低应变反射波法(瞬态激振时域频域分析法)1 适用范围1.1 本方法适用于检测规则截面混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置范围。
1.2 本方法检测的基桩桩径应小于2.0m ，桩长不大于50m ，或有效检测深度根据现场试验确定。
机械振动测量
振动的测量方法：机械法、电测法、光测法。
11
三、振动测试系统的构成
➢ 被测对象在激振力的作用下产生受迫振动，测振传感器测出振动力学参量，
通过振动分析（时域中的相关技术，频域中的功率谱分析）以及计算机数
字处理技术，检测出有用的信息。
➢ 工程上，振动的测试主要讨论的是系统励
测量动态特性时，首先要激励被测对象，让其按测试的要求
作受迫振动或自由振动。
激励方式通常3 种：
稳态正弦激振
瞬态激振
随机激振
32
一、振动的激励
1、稳态正弦激振
对被测对象施加一个稳定的单一频率的正弦激振力。
优点：激振功率大、信噪比高，能保证低频响应对象的测试
精度。
缺点：需要很长的测试周期才能得到足够精度的测试数据，
表明传感器的输出正比于被测物体振
动的位移。
一般：
Τ ,
取3~5。
ω/ωn
19
一、绝对式测振传感器原理
1、测振幅
−1
() = tan
2(Τ )
1 − (Τ )2
当>> ,
< 1时，
相位差接近180，相频特性也接近直线。
一般：
取0.6~0.7。
20
一、绝对式测振传感器原理
振动的测试在生产和科研等各方面都十分重要
4
机械振动的测量
振动给料机
水泥回转窑
5
§1 概述
一、振动的类型
1、按振动的规律分类
（1）稳态振动（确定性振动）
一般分为以下几种：
稳态振动
周期振动
非周期振动
[公路水运工程试验检测人员考试密押题库与答案解析]公路水运工程试验检测人员桥梁隧道工程分类模拟26
![[公路水运工程试验检测人员考试密押题库与答案解析]公路水运工程试验检测人员桥梁隧道工程分类模拟26](https://img.taocdn.com/s3/m/bc6ed706f8c75fbfc67db25e.png)
答案:A[解析] 高灵敏的磁电式测振传感器的可用频率为0.5～50Hz，特殊设计的此类传感器的下限频率可达0.2Hz左右，是桥梁动载试验较理想的测振传感器。但限于惯性式测振传感器的转换原理，此类设备的下限频率永远达不到0Hz，也就是无法测量静态信号或缓变信号。
问题:9. 某桥静载试验，控制测点的挠度校验系数为1.10～1.25，则可判定该桥承载力不满足要求。
答案:A[解析] 桥静载试验中，相关规程将控制测点的校验系数大于1作为桥梁承载力不满足要求的判定依据之一。关于校验系数的相关知识，作如下补充说明，供参考；
(1)指标判定
η=1时，说明实测值与理论值完全相符。
(1)控制测点应力(应变)达到或超过计算的控制值时
(2)控制测点变位(或挠度)超过规范允许值时
(3)由于加载，结构裂缝的长度、宽度急剧增加，新裂缝大量出现，缝宽超过允许值的裂缝大量增多，对结构使用寿命造成较大的影响时
(4)发生异常声响、损坏等情况时
(5)桥梁表现出非线性特性或其他明显危险迹象时。
问题:6. 桥梁静载试验的数据处理中，实测挠度值应扣除支点变形的影响。
答案:A[解析] 支点变形是指试验荷载作用下支点(支座)的竖向压缩变形，挠度测试结果是这部分变形与结构真实变形的叠加，因此应加以扣除。
问题:7. 桥梁静载试验利用支架布置挠度测试仪器时，加载期间可不进行混凝土裂缝观测，否则会对布置在支架上的挠度点造成影响，但加载前后应进行裂缝观测。
答案:B[解析] 相关规范就各类混凝土构件对荷载作用下的裂缝宽度进行严格限制，同时试验规程还将卸载后裂缝的闭合程度作为静载试验的控制性评价指标之一(裂缝的闭合宽度不得小于扩展宽度的2/3)，因此必须在加载期间进行裂缝观测，否则无法评价结构的抗裂性能。
2017年建筑基桩低应变法检测理论考试题
2017年建筑基桩低应变法检测理论考试试题一、单选题1.低应变检测的目的是A. 通过桩身内力及变形测试，测定桩身弯矩B. 通过桩身内力及变形测试、测定桩侧、桩端阻力C. 检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别D. 检测灌注桩桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别答案：C（JGJ106-2003第3.1.2）2. 当采用低应变法或声波透射法检测时，受检桩混凝土强度至少达到A.设计强度的70%，且不小于15MPaB.设计强度的30%，且不小于12MPaC.设计强度的70%，且不小于12MPaD.设计强度的30%，且不小于15MPa答案：A（JGJ106-2003第3.2.6）3.反射波法的理论基础是一维线弹性杆件模型，受检基桩的长细比应满足A.＞10B.≥10C.≥5D.＞5答案：D（非规范）4. 稳态激振设备应包括激振力可调、扫频范围为的电磁式稳态激振器A. 10～2000HzB. 10～1500HzC. 100～2000HzD. 100～1500Hz答案：A（JGJ106-2003第8.2.2）5. 时域信号记录的时间段长度应在2L/c 时刻后延续；幅频信号分析的频率范围上限。
A. 少于5ms,小于2000HzB. 不少于5ms, 不应小于2000HzC. 不少于10ms, 不应小于2000HzD. 少于10ms,小于2000Hz答案：B（JGJ106-2003第8.3.2）6. 时域信号采样点数不宜点。
A. 大于512B. 大于1024C. 少于512D. 少于1024答案：D（JGJ106-2003第8.3.2）7.加速度传感器的电荷灵敏度为A.30-100PC/gB. 10-100PC/gC. 30-1000PC/gD. 10-1000PC/g答案：A（非规范）8实心桩的激振点位置应选择在，测量传感器安装位置宜为A. 桩中心; 距桩中心2/3 半径处B. 距桩中心1/3 半径处; 距桩中心2/3 半径处C. 桩中心; 距桩中心1/3 半径处D. 距桩中心2/3 半径处; 距桩中心1/3 半径处答案：C（JGJ106-2003第8.3.3）9. 空心桩的激振点与测量传感器安装位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成的夹角宜为，激振点和测量传感器安装位置宜为桩壁厚的处。
面波位移、应力及能量的计算公式
面波位移、应力及能量的计算公式1、在实际工程中，瑞利面波法主要分为稳态法和瞬态法两种情况，对于它们的振源我们给出以下描述：它们均可视为地表竖向激振型振源，且均匀作用在半径为0r 的小圆型范围内，对于稳态激振情况，可将其竖向分布载荷表示为：⎩⎨⎧>≤=-00,0,),(r r r r e p t r p iwt （5-1） 而对于瞬态激振情况，将其竖向分布载荷表示为：⎩⎨⎧>≤=000,0),(),(r r r r t p t r p δ （5-2） 其中0p ，0p 为常数。
我们先给出稳态激振情况下瑞利面波的位移应力及能量的计算公式，然后在此基础上给出瞬态激振情况瑞利面波的位移应力计算公式。
最后我们给出了两种情况下地表处位移及能量的具体计算公式。
2、稳态激振情况下各模式的位移应力及能量计算公式 位移应力 对于稳态激振情况（设激振频率为w ），由于求解的问题具有轴对称性，故我们可以将此时的位移应力解表示为第2章中（2-4）及（2-5）的形式，注意这些解与引入 的波数变量有关，总的位移应力场应为它们的积分形式。
对于此时第1层上界面出的位移应力矢量[]Tp p U U S 111121211ˆ,ˆ,ˆ,ˆˆ=,由（2-7）式有：),()(ˆ2Re 0)('ˆ2Re 0)1(0210)1(01111t r p dk e kr H p k u dk e kr H p k u iwt iwt -=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎰⎰∞-∞- （5-3）其中Re 为取实部符号。
利用（5-1），对（5-3）两边进行Bessel 变换，并利用Bessel 函数的递推公式，我们可以得到11ˆp，12ˆp 分别为： ku kr j r P p p10100212)(ˆ,0ˆ11-== （5-4）当0r 较小时，12ˆp近似为： 120024ˆ1u r p p-≈ （5-5） 设任意深度z 处（设z 处在第I 层内）的位移应力矢量)(z S ,有边界条件及位移应力矢量的传递关系,我们得到:⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡)(ˆ)(ˆ),1(ˆ012z k z k J n IT p n n ψϕ(5-6) ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=-)(ˆ)(ˆ),1(),1()(ˆ)(ˆ),()(1z k z k J n T z T z K z K J n z T z S n n n n ψϕψϕ (5-7) 其中),(n z T 表示nS ˆ到S(z)的传递矩阵,),1(z T 表示S(z)到1S 的传递矩阵，1-T 表示传递矩阵逆矩阵，则有),,1(),(),1(111i T z i T z T ---=其中)2,1()1,2(),1(),(1111-------=T i i T i i T z i T .对于任意层的传递矩阵逆矩阵,可以用公式N h M R gT )(111-=--λ求解,其中),,1,1(111ll di a g R =-;而对于i i i i iN h M g z i T )(1),(1∆-=-λ,其中i z z h -=∆,i z 表示第i 层上界面的深度。
桩基性低应变试验试验方法
1 桩基完整性〔低应变试验〕1.1一般规定：（1）低应变反射波法适用围为：混凝土灌注桩、混凝土预制桩、预应力管桩及CFG 桩。
（2）对桩身截面多变且变化幅度较大灌注桩，应采用其他方法辅助验证低应变法检测的有效性。
（3）受检桩混凝土强度不应低于设计强度的70%，且不应低于15MPa。
1.2检测原理：低应变法目前国普遍采用低应变反射波法，为狭义低应变法，其通过采用瞬态冲击的方式〔瞬态激振〕，实测桩顶加速度或速度响应曲线，以一维线弹性杆件模型为依据，采用一维波动理论分析判定基桩的桩身完整性。
因此基桩必须符合一维波动理论要求，满足平截面假定和一维线弹性杆件模型要求，一般要求其桩长远大于直径即长径比大于5或瞬态鼓励有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比大于5。
1.3检测方法及工艺要求〔1〕检测前的准备工作a受检基桩混凝土强度至少到达设计强度的70％，或期龄不少于14天时方可报检。
b施工单位填写报检表，经监理工程师签字确认后，至少提前2天提交给现场检测人员。
c施工单位向检测单位提供基桩工程相关参数和资料。
d检测前，施工单位做好以下准备工作：①剔除桩头，使桩顶标高为设计的桩顶标高。
②要求受检桩桩顶的混凝土质量、截面尺寸应与桩身设计条件根本一样。
③灌注桩要凿去桩顶浮浆或松散破损局部，并露出坚硬的混凝土外表。
④桩顶外表平整干净且无积水。
⑤实心桩的第三方位置打磨出直径约10cm的平面，平面保证水平，不要带斜坡；在距桩第三方2/3半径处，对称布置打磨2～4处〔具体见图1〕，直径约为6cm的平面，打磨面应平顺光洁密实图2 不同桩径对应打磨点数及位置示意图图2 不同桩径对应打磨点数及位置示意图⑥当桩头与垫层相连时，相当于桩头处存在很大的截面阻抗变化，会对测试信号产生影响。
因此，测试前应将桩头侧面与断层断开。
⑦准备黄油1～2包，作为测试耦合剂用。
⑧在基坑检测，应提前将基坑水抽干，并搭设好梯子，便于上下。
e搜集受检桩的相关技术资料，包括工程概况、基桩的设计参数、场地的工程地质资料以及施工记录情况；f安装传感器。
综合实验3-框架模态测试分析
MKII 数 据
PAK 数据 采集分析系统
注： 粗线表示物理连接 细线表示信号连接线
Me’ scopeVes 模态分析系统
实验步骤
1.如果使用 PAK 系统作为信号发生源，在测量设置窗口，定义 Track 模式为 Impact Measurement，并进行相关参数设定 2. 在图形定义中，选择合适的图形显示模式，包括时域显示和频域显示
力锤
力传感器
被试件
加速度传感器
MKII 数 据
PAK 数据 采集分析系统
注： 粗线表示物理连接 细线表示信号连接线
Me’ scopeVes 模态分析系统 图 1 框架模态测试方案框图
实验步骤
一、实验准备： 实验准备： 1、布点、安装测试件（框架） 2、连接线路和传感器 测量模型几何信息测量频响函数： 二、测量模型几何信息测量频响函数： 进行瞬态激振方法测试分析 1.在全局测量点列表中，记录下各测量点及其位置； 2.在测量设置窗口，定义力锤模态测试的基本相关参数（如定义力锤激振通 道） ，并保存为模版； 3.在测试定义界面调取力锤模态测量设置模版； 4.在力锤模态测试“Impact measurement system”窗口，选择测试具体参数（如选择力信号及振动响应 信号的窗函数） ； 5.在图形定义中，选择合适的图形显示模式； 6. 进行力传感器的校准； （可选） 7. 进行试运行采集，以检测信号采集的正确性； （可选） 8. 进行实际采集测试； 9. 在图形显示界面，观察分析测试结果； 10. 导出实验数据。 三、ME’scope 模态参数识别 1. 几何模型建立 2. 测试数据导入 3. 模态参数识别 4. 识别准确度检验 5. 结果动画显示
通过本实验，了解瞬态激励的响应还是瞬态响应
桩基工程破坏性检测方案1
桩基工程检测方案（桩破坏性检测）项目名称：××住宅小区项目地点：天津市××区检测单位：天津市××建筑技术有限公司(盖章) 日期： 2008 年 12 月 9 日一、概况：××住宅小区桩基检测工程，桩基采用CFG桩。
拟进行单桩竖向抗压静载荷破坏性试验及低应变桩身完整性检测，单桩静载荷采用堆载法试验。
二、单桩竖向抗压极限承载力试验装置及试验方法：1、试验目的：验证单桩竖向抗压极限承载力并加载至破坏。
2、试验执行标准单桩竖向抗压静载荷试验：按照中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ/106-2003 J256-2003）中有关规定执行。
3、垂直试验装置:3.1 试验装置为压重平台反力法，即由压重平台提供反力通过钢梁及千斤顶对试验工程桩进行竖向抗压荷载试验。
单桩竖向承载力试验装置如图2-3-1所示。
压力表精度级别为0.4级；千斤顶采用QW型200T油压千斤顶；位移计精度为0.01mm，量程0～50mm；基准梁为钢质；沉降测定平面距桩顶0.2米。
试验装置见下图。
3.2 垂直试验荷载测量与位移观测：垂直静载试验采用一放置于千斤顶上的压力传感器直接测定压力。
用两块50mm位移计测读沉降，并计录结果。
施工后的工程桩验收检测宜采用慢速维持荷载法加荷。
加载分级：采用逐级等量加载，分级荷载为预估极限承载力值的1/10。
第一级按两倍分级荷载加荷。
加载测读沉降时间：每级载荷施加后按第5、15、30、45、60分钟测读桩顶沉降量，以后每隔30分钟测读一次。
相对稳定标准：每一小时内的桩顶沉降量不超过0.1mm，并连续出现两次。
终止加荷条件：（1）某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的5倍；（2）某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24小时内尚未达到相对稳定；（3）已达到设计要求的最大加载量。
振动的激励与激振设备-西安交通大学
电动式振动台
组成：运动系统---线圈骨架、线圈、连杆、支撑弹簧和台面 磁路系统---励磁线圈（永久磁铁）、环形空气隙和外壳
台面
动圈 路磁
励 磁 线 圈
a
台面
芯杆
励 磁 线 圈
磁路
动圈
b
台面
动圈 路磁
励 磁 线 圈
c
电动式振动台
工作原理：利用带电导体在磁场中受到磁场力的 作用而产生运动。当由励磁电源供以直流电流后， 就在磁路的环形气隙中形成一个强大的恒定磁场， 信号发生器产生交变信号，经功率放大器放大后， 输入到动圈，它与磁场作用即产生一个交变的力， 推动可动系统运动。若输入电流呈简谐变化时， 则力的大小为：
瞬态激振
（3）阶跃（张弛）激 振 阶跃激振的激振力来自一根刚度大、重量轻的弦。试验时，在激振点处，由
力传感器将弦的张力施加于 被测对象上，使之产生初始变形，然后突然切断 张力弦，这相当于对被测对象施加一个负的阶跃激振力。阶跃激振属于宽带 激振， 在建筑结构的振动测试中被普遍应用。
随机激振
随机激振是一种宽带激振，一般用纯随机、伪随 机或猝发随机信号为激励信号。
随机激振
2、在工程上，为了能够重复试验，常采用伪随机信号作为 测试信号，把它作为测试的输入激励信号。伪随机信号是 一种有周期性的随机信号，将白噪声在时间T（单位为s） 内截断，然后按周期T重复，即形成伪随机信号。伪随机 信号的自相关函数与白噪声的自相关函数相似，但是它有 一个重复周期T，即伪随机信号的自相关函数 Rx(t)在τ =0,
绝对式电动激振器的安装一
电动激振器主要用于对被激对象作绝对激振，因而在激振 时最好让激振器壳体在空间保持基本静止，使激振器的能 量尽量用于 对被激对象的激励上。为此，激振器的安装要 能满足这一要求。当要求作较高频率的激振时，激振器用 软弹簧悬挂起来，并加上必要的配重，以尽量降低悬挂系 统的固有频率，使它低于激振频率1/3以上。低频激振时则 将激振器刚性地安装在地面或刚性很好的架子上。在很多 无法找到安装激振器的参考物场合，可将激振器用弹簧支 撑在被激对象上。此方法仅适合用于被测对象的质量远远 超过激振器质量，且激振频率大于激振器安装固有频率的 振动试验。
瞬态激振时域法在水库工程混凝土灌注桩检测中的运用
瞬态激振时域法在水库工程混凝土灌注桩检测中的运用【摘要】由于混凝土灌注桩在施工过程中存在隐蔽性，给工程的质量控制和检测带来一定的困难，本文主要介绍采用瞬态激振时域法（反射波法）对水库混凝土灌注桩进行低应变测试，分析检测桩桩身完整性，为工程设计提供依据，也为类似工程提供借鉴作用。
【关键词】瞬态激振时域法；灌注桩；检测1. 工程概况1.1 清泉水库位于葫芦河流域渝河支流中游清水沟，地处隆德县沙塘镇清泉村，距县城约15Km，是一座集防洪、拦泥、为下游提供灌溉水源的综合性水库。
2010年列入宁夏小型病险水库除险加固计划，2011年3月开工建设。
水库为碾压式黄土均质坝，控制流域面积6.8Km2，最大坝高30.0m，顶长128 m，上游坡坡比1：2.75，下游坡坡比1：2.5，顶宽8.0 m。
设计总库容156.8万m3，其中调洪库容125.8万m3，属小（一）型水库。
除险加固的主要内容有：(1)土坝坝前陪厚3m；(2)新建输水建筑物，由输水水塔、涵洞、陡坡及消力池组成。
1.2 地质报告表明：坝址区建筑物基础属黄土丘陵地貌，出露的岩性有库区淤积物壤土（Q42al）；第四系全新统冲积层（Q41al）壤土；第四系全新统冲洪积（Q42al）角砾；第三系红柳沟组(N1h)。
（1）库区淤积物壤土（Q42al）：为灰黑色，软塑——可塑状态，厚度为5m左右。
承载力［R］=130KPa，开挖边坡比1：1.25。
（2）第四系全新统冲积层（Q41al）：粉质粘土，土黄色间灰褐色等，可塑状态，分布于淤积物下方，厚度为6m。
承载力［R］=130KPa，开挖边坡比1：1.25。
（3）第四系全新统冲洪积（Q42al）角砾：杂色，密实状态，呈亚圆状，磨圆度好，一般粒径10～30mm，最大粒径50mm，大于2mm以上的粒径占总重的50%以上，成份以砂岩为主，砂及壤土充填。
渗透系数密实状态，允许承载力［R］=250KPa，开挖边坡比1:1.5。
瞬态激振1!10
瞬态面波勘探及应用摘要：面波勘探是近年发展起来的一种新的浅层地球物理勘探方法，具有简便、快速、经济、分辨率高、成果直观、适用场地小等优点，已在许多领域得到应用，并取得了良好的应用效果。
文章介绍了面波勘探技术的发展概况、探测原理、主要特点及其野外测试方法，对其应用范围及目前存在的问题作了说明，并给出一个应用实例。
关键词：瑞利面波地震勘探瞬态法频散曲线1 前言面波勘探，也称弹性波频率测深，是国内外近几年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法。
面波分为瑞利波（R波）和拉夫波（L波），而R波在振动波组中能量最强、振幅最大、频率最低，容易识别也易于测量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。
人们根据激振震源的不同，又把面波勘探分为①稳态法、②瞬态法、③无源法。
它们的测试原理是相同的，只是产生面波的震源不同罢了。
1938年德国土力学协会首次尝试用稳态振动来检测岩土的各种弹性力学参数。
1960年美国密西西比陆军工程队水陆试验所开始开发类似的技术方法，但由于当时技术条件的限制，均未获得成功。
70年代初美国F·K·Chang等人利用瞬态激振产生的瑞利波来研究浅部地质问题，并于1973年在第42届国际地球物理勘探年会上发表了“Rayleigh Wave Dispersion Technique for Rapid Subsurface Exploration”（瞬态面波在浅层勘探中的应用）论文');">论文，报道了有关的研究成果。
在稳态方面，直到80年代初，日本的VIC 株式会社经过多年的研究试制，推出了GR－810佐藤式全自动地下勘探机，才使该项物探技术在浅层工程勘察工作中得以应用。
通过几年的实践和初步研究，R波在岩土工程勘察中的应用大致分为以下几个方面：⑴查明工程区地下介质速度结构并进行地层划分；⑵对岩土体的物理力学参数进行原位测试；⑶工业与民用建筑的地基基础勘察；⑷地下管道及埋藏物的探测；⑸地下空洞、岩溶、古墓及废弃矿井的埋深、范围等探测；⑹软土地基加固处理效果评价及饱和砂土层的液化判别；⑺公路、机场跑道质量的无损检测；⑻江河、水库大坝（堤）中软弱夹层的探测和加固效果评价等；⑼场地土类别划分及滑坡调查等；⑽断层及其它构造带的测定与追踪等。
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瞬态面波勘探及应用摘要：面波勘探是近年发展起来的一种新的浅层地球物理勘探方法，具有简便、快速、经济、分辨率高、成果直观、适用场地小等优点，已在许多领域得到应用，并取得了良好的应用效果。
文章介绍了面波勘探技术的发展概况、探测原理、主要特点及其野外测试方法，对其应用范围及目前存在的问题作了说明，并给出一个应用实例。
关键词：瑞利面波地震勘探瞬态法频散曲线1 前言面波勘探，也称弹性波频率测深，是国内外近几年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法。
面波分为瑞利波（R波）和拉夫波（L波），而R波在振动波组中能量最强、振幅最大、频率最低，容易识别也易于测量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。
人们根据激振震源的不同，又把面波勘探分为①稳态法、②瞬态法、③无源法。
它们的测试原理是相同的，只是产生面波的震源不同罢了。
1938年德国土力学协会首次尝试用稳态振动来检测岩土的各种弹性力学参数。
1960年美国密西西比陆军工程队水陆试验所开始开发类似的技术方法，但由于当时技术条件的限制，均未获得成功。
70年代初美国F·K·Chang等人利用瞬态激振产生的瑞利波来研究浅部地质问题，并于1973年在第42届国际地球物理勘探年会上发表了“Rayleigh Wave Dispersion Technique for Rapid Subsurface Exploration”（瞬态面波在浅层勘探中的应用）论文');">论文，报道了有关的研究成果。
在稳态方面，直到80年代初，日本的VIC 株式会社经过多年的研究试制，推出了GR－810佐藤式全自动地下勘探机，才使该项物探技术在浅层工程勘察工作中得以应用。
通过几年的实践和初步研究，R波在岩土工程勘察中的应用大致分为以下几个方面：⑴查明工程区地下介质速度结构并进行地层划分；⑵对岩土体的物理力学参数进行原位测试；⑶工业与民用建筑的地基基础勘察；⑷地下管道及埋藏物的探测；⑸地下空洞、岩溶、古墓及废弃矿井的埋深、范围等探测；⑹软土地基加固处理效果评价及饱和砂土层的液化判别；⑺公路、机场跑道质量的无损检测；⑻江河、水库大坝（堤）中软弱夹层的探测和加固效果评价等；⑼场地土类别划分及滑坡调查等；⑽断层及其它构造带的测定与追踪等。
2 勘探原理面波是一种特殊的地震波，它与地震勘探中常用的纵波（P波）和横波（S波）不同，它是一种地滚波。
弹性波理论分析表明，在层状介质中，拉夫波是由SH波与P波干涉而形成，而瑞利波是由SV波与P波干涉而形成，且R波的能量主要集中在介质自由表面附近，其能量的衰减与r-1/2成正比，因此比体波（P、S波∝r-1）的衰减要慢得多。
在传播过程中，介质的质点运动轨迹呈现一椭圆极化，长轴垂直于地面，旋转方向为逆时针方向，传播时以波前面约为一个高度为λR（R波长）的圆柱体向外扩散。
在各向均匀半无限空间弹性介质表面上，当一个圆形基础上下运动时，由它产生的弹性波入射能量的分配率已由Miller（1955年）计算出来，即 P波占7%、S波占26%、R波占67%，亦就是说，R波的能量占全部激振能量的2/3，因此利用R波作为勘探方法，其信噪比会大大提高。
综合分析表明R波具有如下特点：⑴在地震波形记录中振幅和波组周期最大，频率最小，能量最强；⑵在不均匀介质中R波相速度（VR）具有频散特性，此点是面波勘探的理论基础；⑶由P波初至到R波初至之间的1/3处为S波组初至，且VR 与VS具有很好的相关性，其相关式为：V R =VS·（0.87+1.12μ）/（1+μ）；式中：μ为泊松比；此关系奠定了R波在测定岩土体物理力学参数中的应用；⑷ R波在多道接受中具有很好的直线性，即一致的波震同相轴；⑸质点运动轨迹为逆转椭圆，且在垂直平面内运动；⑹ R波是沿地表传播的，且其能量主要集中在距地表一个波长（λR）尺度范围内。
依据上述特性，通过测定不同频率的面波速度VR，即可了解地下地质构造的有关性质并计算相应地层的动力学特征参数，达到岩土工程勘察之目的。
3 野外工作方法应用瞬态法进行现场测试时一般采用多道检波器接收，以利于面波的对比和分析。
当锤子或落重在地表产生一瞬态激振力时，就可以产生一个宽频带的R波，这些不同频率的R波相互迭加，以脉冲信号的形式向外传播。
当多道低频检波器接收到脉冲形振动信号后，经数据采集，频谱分析后，把各个频率的R波分离出来，并求得相应的VR值，进而绘制面波频散曲线。
当选取两道检波数据进行反演处理时，应使两检波器接收到的信号具有足够的相位差，其间距△x应满足（λR /3）～λR，即在一个波长内采样点数要小于在间距△x内的采样点数的3倍，而大于在间距△x内的采样点数的1倍，该采集滤波原则对于不同的勘探深度及仪器分辨率和场地地层特性可作适当调整。
当采用多道检波数据进行反演处理时，虽然不受道间距公式的约束，但野外数据采集时也应考虑勘探深度和场地条件的影响。
一般来说，当探测较浅部的地层介质特性时，易采用小的△x值并用小锤作震源以产生较强的高频信号，即可获得较好的结果；当探测较深部的地层介质特性时，易采用较大的△x值，并用重锤冲击地面，以产生较低频率的信号，使其能反映地下更深处的介质信息，达到岩土工程勘察之目的。
震源点的偏移距从理论上讲越大越好，且易采用两端对称激发，有利于R波的对比、分辨和识别，但偏移距增大就要求震源能量加大和仪器性能的改善。
一般来说，偏移距应根据试验结果选取。
就目前的仪器设备条件和反演技术水平，选用偏移距20～40m即可获得较好的测试结果。
由多道检波数据反演处理后可得一条频散曲线，一般把它作为接收段中点的解释结果。
实际上该曲线所反映的地层特性为接收段内地层性质的平均结果，故当探测场地地下介质水平方向变化较大时，只要能满足勘探深度的要求，尽量使反演所用的接收段减小，以使解释结果更具客观实际。
4 工程应用西部大开发十大项目之一的黄河沙坡头水利枢纽位于黄河上游干流上，上距待建的大柳树坝址12.1km，下距青铜峡水电站122km，行政隶属宁夏回族自治区中卫县。
主要建筑物由主坝和副坝两部分组成，其中主坝拟选坝型为混凝土闸坝，最大坝高39.93m，坝长358.5m；副坝布置在黄河左岸Ⅰ级阶地，拟建坝型为土石坝，坝高5m左右，坝长约1.5km。
测区地层岩性由上至下依次为：①覆盖层由全新统风积砂壤土、粉细纱和全新统冲洪积砂卵砾石组成；②下伏基岩由棕红色、紫红色砂质粘土岩组成，局部夹有砾岩。
为探测覆盖层厚度并进行地层划分，采用瞬态面波进行勘探。
实测使用美国R24工程地震仪和4Hz低频检波器。
室内数据处理使用SFKSWS软件，其流程为：输入面波记录文件→显示和检查实测曲线数据→圈定面波数据窗口→在F—K域搜索确定基阶面波频谱峰脊并拾取频散数据→按搜索确定的基阶面波频谱峰脊圈定出基阶面波频谱范围→生成面波频散曲线→地质分层（人工或自动）→绘制反演拟合曲线→打印输出结果。
R波在非均匀介质中传播具有频散特性，所以不同频率（波长）的R波具有不同的传播速度。
模型试验和实测结果表明，当探测的岩土层介质较为均一时，R波的相速度随深度的加大而按线性增加，只有出现不同介质的分界面时，频散曲线会出现一个所谓“Z”字型变化，该变化特征是由于地表接收到的波从上一层漏能型波转入下一层漏能型面波，且此转折点与两介质间的界面埋深有密切的关系，由此可依据实测频散曲线的“Z”字型变化点来划分地下岩性变化的分界面。
图1 面波频散曲线解释成果与钻探结果对比图图2 面波频散曲线解释成果与钻探结果对比图图1、图2为实测面波反演解释结果，其中各图的右侧为随深度变化的面波频散曲线，左侧为钻探揭露的地层柱状图，其层位的划分具有良好的一致性，即表层风积粉细砂—中部砂卵砾石层—下部基岩。
同时由图还可以得出：表层风积砂的瑞利波速度为150～250m/s，冲洪积砂卵砾石的瑞利波速度为300～400m/s，而下伏基岩（棕红色、紫红色砂质粘土岩、砾岩等）的瑞利波速度则为440～760m/s，说明瑞利波（剪切波）速度随深度的增加而升高。
5 存在问题虽然面波探测技术在工程中的应用已很广泛，但实际工作中还存在以下问题：⑴关于实测面波频散曲线的“Z”字型现象，从理论模型的解析中还不能精确地解释此现象。
因为理论的频散曲线，在介质分界面处只出现折点，对此还需深入研究和数值模拟计算；⑵对于面波勘探深度的确定，目前国内外大多采用半波长作为R波的勘探深度，此关系是一经验公式，但在实际工作中，应根据场地地质条件、探测对象以及孔旁测试对比结果等作适当调整；⑶测试深度相对较浅，一般情况下可靠的测量深度为20～30m，最深不过50～60m。
当测试深度加大时，震源信号就必须具有足够的低频信号，目前尚难满足此要求。
由于低频时的R波值很少，使得下部频散曲线的点相对稀少，所以对解释精度影响较大。
就该问题笔者建议由原来的算术坐标系改为波长为对数的单对数坐标系，可使低频段频散点稀少问题得以改观。
⑷根据不同的勘测目的和要求，对产生R波的震源需作必要的改进和研究，以适应勘察的需要。
如用锤子作震源时其低频值为10～20Hz左右，而用砂袋作震源时低频值为3～10Hz左右。
面波勘探作为一种新的浅层地球物理勘探方法，具有简便、快速、经济、分辨率高、适用场地小、应用范围广等优点，但对面波勘探理论的研究以及实际应用等有待进一步的深入和开拓，使之在生产实践中不断总结、完善和提高。
参考文献⑴杨成林等《瑞雷波勘探》北京：地质出版社 1993年⑵胡钧等《岩土工程瑞利波勘探新进展》《上海地质》1996年 No.2⑶刘康和《面波探测技术综述》《电力勘测》1997年 No.2⑷ Barbara A. Luke, et al.《Application of SASW Method Underwater》《JOURNAL OF GEOTECHNICAL and GEOENVIRONMENTAL ENGINEERING》1998 No.6。
⑸ Vahid Ganji, et al. 《Automated Inversion Procedure for Spectral Analysis of Surface Waves》《JOURNAL OF GEOTECHNICAL and GEOENVIRONMENTAL ENGINEERING》1998 No.8。
THE INSTANTANEOUS SURFACE WAVE EXPLORATION AND ITS APPLICATION[Abstract] Surface wave exploration is a new method on geophysical prospecting for radip subsurface exploration. It is of the advantage with easy to operate, high-speedtesting,less expense,fine resolving power,audio-visual drawing of result and suitable to a small site for surveying,etc. This technique has been applied in many fields and achieved good result in application. It was introduced on the developedhistory and principles and main features and surveying procedures of surface wave exploration in this paper. We give explanation for the using fields and failings of surface wave exploration at present. Finally, an example was given.[Key words] Rayliegh surface wave; Seismic prospecting; Transient surveying method; Dispersion curve瞬态激振瞬态激振为对被测对象施加一个瞬态变化的力，是一种宽带激励方法。