岩石样品弹性波速频域测试方法 及其与时域测试方法的比较
岩石压力波速度测试方法与分析
岩石压力波速度测试方法与分析岩石是地球上最基本的构成成分之一，其性质与行为直接影响到地质工程、地震学和石油勘探等领域。
压力波速度是岩石力学研究中重要的参数之一，它能够揭示岩石的变形、破裂和应力状态，并为岩石工程设计和实际施工提供重要参考。
本文将介绍一些常见的岩石压力波速度测试方法，并对其测试结果进行分析。
一、动态弹性参数测试方法1. 声波测井法声波测井法是一种通过测量井中岩石传播声波的速度来揭示岩石性质和结构的方法。
在实际应用中，声波测井设备通过发射声波信号，并记录其传播时间以及到达接收器的信号强度。
根据测量的数据，可以计算出岩石的纵波速度和横波速度，从而推断岩石的力学性质。
2. 超声波检测法超声波检测法是一种利用超声波在岩石中的传播速度来测定岩石性质的方法。
通过在岩石表面或孔洞中放置超声波传感器，并发射高频信号，测量其传播时间和到达接收器的信号强度。
根据测量数据，可以计算出岩石的压力波速度和剪切波速度。
二、静态弹性参数测试方法1. 声速仪测试法声速仪测试法是一种通过测量岩石中声波的传播速度来推断其力学性质的方法。
该测试方法适用于岩石试样，通过固体声波仪器向试样表面或孔洞中发射声波信号，并记录声波波形。
通过计算相位变化，可以得到岩石的纵波速度和横波速度。
2. 拉伸试验法拉伸试验法是一种通过施加拉伸力来测定岩石的弹性模量和压缩强度的方法。
在该方法中，通过施加恒定应变速率的拉伸力，测量岩石试样的应力-应变关系。
通过分析应力-应变曲线，可以得到岩石的压力波速度。
三、岩石压力波速度的分析1. 岩石组分分析岩石的压力波速度与其组分密切相关。
根据各组分的密度和声波传播速度，可以推算出岩石的压力波速度。
例如，石英和长石等硅酸盐矿物对声波的传播起到重要作用，而成分中含量较高的非均质物质则会对声波传播速度产生较大影响。
2. 岩石孔隙率分析岩石中的孔隙率是影响其压力波速度的重要参数之一。
孔隙率越高，岩石内部的孔隙体积越大，并且会导致声波的传播速度降低。
波速测试技术在岩土工程勘察中的应用
( g/ cm3 ) 2. 0 2. 4 2. 6 2. 8 2. 8
3. 3 利用剪切波速法估算岩土的承载力基本值 根据大量工程实践得出烟台地区岩土的剪切波速
值 V s 与对其应的承载力基本值 R( t/ m2 ) 关系见表 2。
孔中进行波速测试的一种方法。按照震源和检波器在
钻孔中所处的位置, 可分为地表激发孔中接收法、孔中 激发地表接收法、孔中激发孔中接收法、孔底法等 4 种 测试方法, 常用地表激发孔中接收法。
实测一般采用单孔检层的地表激发孔中接收法, 即
地面激发以产生弹性波, 孔内由检波器接收弹性波。当 地面震源采用叩板时可正反向激发, 并产生 Sh 波( S 波 的水平分量, 其传播速度与 S 波相等) , 利用剪切波震相 差 180 的特性来识别 S 波的初 至时间; 在孔口附近垂
波速测试技术是地震勘探方法之一, 也是工程物探 技术的一个重要分支, 目前已广泛应用于工业与民用建 筑、水利水电工程、铁路工程等众多岩土工程地质勘察
领域, 取得了良好的应用效果。 一般来说, 波速测试可原位测定压缩波( P 波) 、剪切
波( S 波) 在岩( 土) 体中的传播速度, 从而避免了室内测 试所带来的误差, 它能有效地解决许多地质问题, 诸如确
2 11. 6 11. 4 11. 4 11. 6 11. 6 11. 6
西部探矿工程
37
3 11. 4 11. 4 11. 4 11. 4 11. 4 11. 4
表 4 石 膏层渠段盐块溶解试验成果汇总表
盐块碾散后
3min 振荡浸提 溶解速率
冲蚀水含盐量 ( g/ kg)
( g/ min)
岩土工程勘察中波速测试的应用研究
岩土工程勘察中波速测试的应用研究波速测试是以弹性理论为依据，用人工的方法在岩土介质中激发一定频率的弹性波，这种波以各种波形在岩土体内部传播并由相应的仪器接收。
通过分析接收和记录下来的波动信号来判定岩土体的物理力学性质，计算小应变条件下岩土体的动力参数，为场地工程地质评价提供依据。
波速测试常采用单孔法、跨孔法或面波法，主要测定各类岩土体的压缩波波速νP、剪切波波速νS或瑞利波波速νR。
下面就对波速测试的几种方法、测试要点、资料分析、成果应用等进行较全面的梳理和总结。
1 测试方法波速测试设备主要分为激发装置和接收装置两部分，激发装置有机械式、电磁式等；接收装置常包括检波器、放大器和示波器。
根据任务和设计要求以及工程现场的测试条件，可采用单孔法、跨孔法或面波法进行测试。
1.1 单孔法单孔法是在一个钻孔内进行测试，所测得的波速为地表至测点间地层的平均波速。
该方法常用于土层软硬程度变化大或层次较少的地层。
测试时可在地面激振，孔底接收，称为下孔法；也可在孔底激振，地面接收，称为上孔法；可沿钻孔向上或向下测试，常采用下孔法自下而上逐点进行测试。
测试钻孔应尽量垂直，将声波探头或三分量检波器放至孔内预定深度位置，并与孔壁贴紧。
土层剪切波测试常用的振源激发装置是尺寸为2000×300×50mm的木板，木板长度方向的中垂线应对准测试孔中心，与孔口距离宜为1～3m，其上放置大于400kg的重物。
当用锤水平敲击木板两端时，木板与地面摩擦而产生水平剪切波，两次相反方向的敲击，可获得极性相反的两组剪切波形。
剪切波测试应结合土层分布设置测点，测点的垂直间距可取1～3m，层位变化处应加密；当测岩体的压缩波时，测点的垂直间距可取0.2～0.5m，且钻孔内应有水。
在每一个测点位置，应重复测试多次。
1.2 跨孔法跨孔法是在场地上取两个平行的钻孔，在一个钻孔不同深度处设置振源，在另一个钻孔相应深度处放置检波器，所测得的波速为两孔之间地层的传播速度。
岩石物理参数测量方法与应用
岩石物理参数测量方法与应用概述岩石物理参数的精确测量对于地质工程、油气勘探和地震学等领域具有重要意义。
岩石物理参数既包括地球物理学中常见的弹性参数，如波速和密度，也包括微观结构参数，如孔隙度和渗透性等。
本文将介绍一些常用的岩石物理参数测量方法及其在实际应用中的意义。
弹性参数测量弹性参数是岩石物理学中最基本的参数之一，通常通过声波测量得到。
常见的测量方法包括传统的超声波测量、岩石样品切割成薄片后的声波测量以及岩芯样品的声波测量。
这些方法能够提供岩石中纵波速度（P波速度）和横波速度（S波速度）等参数，从而帮助地质工程师了解地下岩石结构和岩石的强度特性。
岩石物理参数在地质工程中的应用地质工程是利用岩石物理参数对地下岩石结构和特性进行分析和评估的学科。
岩石物理参数的精确测量对于地下建筑、堡垒工程和水库工程等具有重要意义。
通过测量岩石的弹性参数，可以预测岩石的稳定性，从而为地质工程师提供决策依据。
此外，岩石物理参数的测量还可以评估岩石的渗透性和孔隙度等参数，为地下水资源的勘探和管理提供帮助。
岩石物理参数在油气勘探中的应用油气勘探是岩石物理学的另一重要领域。
岩石物理参数的测量可以帮助勘探人员评估地下岩石中的油气储量和分布。
通过测量岩石的声波速度和密度等参数，可以估计岩石中的孔隙度和饱和度等参数，从而对油气勘探提供重要参考。
此外，岩石物理参数的测量也可以帮助勘探人员优化钻探方案，减少勘探成本和风险。
岩石物理参数在地震学中的应用地震学是研究地球内部结构和地震波传播的学科。
岩石物理参数的测量对于理解地震波在不同岩石中的传播性质和岩石中的地震波速度衰减等现象至关重要。
通过测量岩石的声波速度和密度等参数，地震学家可以推断地球内部的结构和物理特性，为地震学模拟和地震监测提供重要参考。
结语岩石物理参数的测量方法和应用涉及了多个领域，包括地质工程、油气勘探和地震学等。
通过精确测量岩石的弹性参数和微观结构参数，我们可以更好地理解地下岩石的特性和结构，为工程建设和自然灾害研究提供必要的参考。
岩石弹性模量和泊松比测试方法与分析
岩石弹性模量和泊松比测试方法与分析岩石弹性模量和泊松比是描述岩石力学性质的重要参数，对于岩石的工程应用具有重要意义。
本文将介绍岩石弹性模量和泊松比的测试方法，并对测试结果进行分析和讨论。
一、岩石弹性模量测试方法岩石弹性模量是描述岩石抗弯刚度的参数，通常用弯曲试验来进行测试。
常见的测试方法有三点弯曲试验和四点弯曲试验。
1. 三点弯曲试验三点弯曲试验是将岩石试样固定在两个支点上，在中间施加力，使试样发生弯曲。
根据试样的变形情况，可以测量出岩石的弯曲应力和应变，从而计算得出其弹性模量。
该方法的优点是测试设备简单，操作方便，适用于常规岩石的弹性模量测试。
但是在测试过程中，需要考虑试样尺寸和形状对测试结果的影响，以及试样的强度限制等因素。
2. 四点弯曲试验四点弯曲试验是在三点弯曲试验的基础上增加一个中间支点，使试样在中间产生弯曲。
相比于三点弯曲试验，四点弯曲试验具有更大的力矩和更小的弯曲变形，可以减小试验误差和提高测试精度。
该方法适用于较硬和较脆的岩石试样的弹性模量测试，能够排除试样端部和边缘效应对测试结果的影响。
但是该方法的测试设备较为复杂，操作要求较高。
二、岩石泊松比测试方法岩石泊松比是描述岩石体积变形性质的参数，常用的测试方法有围压测试和压实试验。
1. 围压测试围压测试是将岩石试样置于高压容器内，通过施加一定的水平压力来模拟地下应力环境。
在施加压力的同时，测量岩石试样的径向和轴向应变，并计算得出泊松比。
该方法适用于较硬和较韧性的岩石的泊松比测试，能够模拟实际工程中的地下应力环境。
但是在测试过程中，需要考虑试样的变形和破坏情况，以及试样的侧向和端部限制等因素。
2. 压实试验压实试验是将岩石试样置于卸载固结仪器内，通过施加一定的轴向压力和侧向约束力来模拟地下应力环境。
在施加压力的同时，测量岩石试样的体积变形和应力变化，并计算得出泊松比。
该方法适用于较软和可塑性较强的岩石的泊松比测试，能够考虑岩石的压实效应和体积变形情况。
岩块波速测试方法
岩块波速测试方法嘿，咱今儿就来说说岩块波速测试方法。
你知道吗，这就好比给岩块做一次特别的“体检”呢！岩块波速测试，那可是个很重要的事儿。
想象一下，岩块就像一个个小战士，我们得知道它们的“战斗力”咋样呀，这波速测试就是了解它们的关键一步。
一般来说呢，有好几种方法可以来测。
比如说，有一种叫超声波法。
这就好像是用一种特别的“声音探测器”去探测岩块内部的情况。
通过发射超声波，然后看看它在岩块中传播的速度，就能了解岩块的一些特性啦。
还有一种方法呢，是利用其他的波动形式，就好像给岩块来一场特别的“波动派对”。
在这个派对上，我们能观察到岩块对不同波动的反应，从而得知它的各种秘密。
那在实际操作中，可得小心谨慎呢。
要选择合适的测试仪器，这就像是给战士挑选趁手的兵器一样重要。
要是仪器选不好，那可就麻烦啦，得到的数据可能就不准确咯。
而且测试的时候，环境也很重要呀。
不能有太多干扰，不然就像在嘈杂的市场里听音乐，根本听不清嘛。
测完之后呢，可得好好分析数据。
这数据就像是岩块给我们的“密码”，我们得仔细解读，才能真正了解岩块的情况。
这可不是随便看看就行的，得用心，就像侦探破案一样，从蛛丝马迹中找到真相。
你说，这岩块波速测试是不是很有意思呀？它能帮助我们更好地了解岩石的性质，为工程建设啥的提供重要的依据。
要是没有这个测试，那很多工程可能就会像没头苍蝇一样乱撞啦。
所以啊，别小看这岩块波速测试，它可真是个大宝贝呢！咱可得重视起来，让它为我们的生活和工作发挥更大的作用呀！这不就是科技的魅力所在嘛，让我们能更深入地了解这个世界，更好地利用资源，创造更美好的未来。
你说对不对呢？。
浅谈波速测试在岩土工程勘察中的应用
浅谈波速测试在岩土工程勘察中的应用摘要：波速测试依据弹性理论，对于测定所有种别的岩土体的剪切波以及压缩波或瑞利波波速，据此对岩土体的物理力学性质作出准确的判定，基于此给出合适的场地工程地质评价。
本文首先对波速测试的要点、方式、资料处理、成果应用依次进行分析，紧接着归纳概括出波速和岩土体形状的规律。
关键词：弹性波；应用；波速测试；岩土体；岩土工程勘察波速测试以弹性理论为指导，通过人工方式使岩土介质内形成不同类型的弹性波，并在岩土体中进行传播，之后由特定仪器接收。
对接收获得的波动信号进行分析，以此作为判断岩土体力学特性的依据，对小应变情况下的岩土体进行动力参数计算，以此作为分析待建场地的土地使用质性判断依据。
目前可以用于测试波速的方法包括跨孔法、单孔法与面波法，其中，波速测试方法可用于测定岩土体的剪切波波速νS、压缩波波速νP以及瑞利波波速νR。
本文主要研究了波速测试的具体方式、资料内容、测试要点、应用成果等。
1 波速测试的几种方法需要使用的测试设备包括激发与接收装置，其中，激发装置包括电磁型与机械式共两类；接收装置包括放大器、检波器与示波器共三类。
通常情况下可以根据工程现场测试需求再选择跨孔法、单孔法或者面波法来完成测试过程。
1.1 单孔法测试顾名思义，这种测试方式指的是测试过程只在一个钻孔内完成，经专用装置激发、接收，得到的波速是从地表到测试点之间这部分地层范围形成的波速平均值。
单孔法通常被用于存在软硬程度显著改变的土层结构。
测试技术：①对地面部分进行激振，并通过孔底进行接收信号；也可以选择孔底部位的激振再从地面进行接收信号，两法依次称为下孔法、上孔法；②测试探头与钻孔方向保持一致可以朝上也可以朝下，下孔法基本都是按照由下往上的方式实施逐点测试。
测试操作要求：①钻孔尽量垂直②将探头与孔壁贴紧，同时置于孔内预定深度。
振源激发装置尺寸要求；常用一块木板作为振源激发装置，将其尺寸设定在2000mm×50mm×300mm，同时要求木板长度中垂线和测试孔进行对准，距孔口一般为1～3m，测试前于其上放置400kg以上的重物。
微波信号分析中的时域与频域方法比较
微波信号分析中的时域与频域方法比较微波信号是指在微波频率范围内的电磁波信号，广泛应用于通信、雷达、卫星导航等领域。
微波信号的分析是设计和调试微波系统的关键。
时域和频域是微波信号分析的两种基本方法，本文将对比分析这两种方法的优缺点。
一、时域分析法时域指的是信号在时间轴上的变化。
时域分析法是将微波信号在时间轴上进行分析，包括波形、脉冲响应、时域反射系数等参数，以便分析信号的特性和性能。
优点：1. 易于理解：时域分析法能够提供直观的波形信息，便于分析人员理解和判断。
2. 高分辨率：时域分析法的分辨率很高，可以对微弱的信号进行检测和分析。
3. 易于测量：时域分析法只需要简单的测量设备，例如示波器就可以实现。
缺点：1. 分析难度大：时域分析法需要对信号的时域特性有深入的了解和掌握，对初学者而言难度较大。
2. 无法分辨频率信息：时域分析法无法提供频率信息，不能精确地描述信号的特性。
二、频域分析法频域指的是信号在频率轴上的变化。
频域分析法是通过傅里叶变换等数学方法将信号从时域转化为频域，分析信号的频率、频谱、功率谱密度等特征。
优点：1. 精确测量频率：频域分析法的傅里叶变换能够精确测量信号的频率。
2. 对频率特性分析更加有效：频域分析法能够提供信号的频谱分析和功率谱密度分析，对频率特性分析更加有效。
3. 适用范围广：频域分析法对复杂信号等问题的处理能力更强。
缺点：1. 不易理解：频域分析法只能提供数字化的频率和幅度信息，对于非专业人士难以理解。
2. 低时间分辨率：频域分析法的时间分辨率较低，无法提供微波信号的精细时间特性的分析。
综上所述，时域和频域分析法各有优缺点，在微波信号分析中应根据具体情况选择合适的方法。
针对单个时间步长内微波信号的变化，时域分析法最为有效。
而针对整个微波信号频谱的变化，频域分析法更为有效。
尤其是对于调制信号，频域分析法明显优势更大。
结论：微波信号分析中，时域和频域分析法是互补的方法，根据需要进行合理应用可以获得最佳的分析结果。
岩石物性测试方法与工程应用
岩石物性测试方法与工程应用引言：岩石是地球上的重要构成部分，其物性特征对于工程建设至关重要。
为了有效地评估和应用岩石的物性参数，科学家和工程师们研发了多种测试方法。
本文将介绍一些常见的岩石物性测试方法，并探讨其在工程应用中的重要性。
一、岩石抗压强度测试岩石的抗压强度是表示岩石抗压破坏能力的重要参数。
常用的测试方法包括单轴压缩试验和扭转试验。
单轴压缩试验通过施加垂直于其轴线的力来测定岩石的抗压强度。
扭转试验则通过施加扭转力来测定岩石的剪切强度。
这些测试方法可以帮助工程师们确定岩石的承载能力和稳定性，并对结构设计和施工安全做出重要决策。
二、岩石弹性模量测试岩石的弹性模量反映了其在受力后恢复初始状态的能力。
对于土木工程设计和施工来说，准确测定岩石的弹性模量至关重要。
传统的测试方法包括弹性波速测量和压缩试验。
弹性波速测量通过测量传播于岩石中的固有波的速度来计算弹性模量。
压缩试验则通过施加恒定的应力来测定岩石的压缩变形并计算弹性模量。
这些测试方法可以帮助工程师们评估岩石的刚度，在设计结构和预测变形时提供关键数据。
三、岩石渗透性测试岩石的渗透性是指岩石中液体或气体流动的能力。
测试岩石的渗透性对于水工、地下工程和石油开采等领域非常重要。
渗透性测试方法包括渗透试验和含水砂岩与非含水砂岩的比较法。
渗透试验通过施加一定的水头差来测定岩石的渗透系数。
而比较法则通过测定含水砂岩和非含水砂岩之间的液体流动速率来评估岩石的渗透性。
这些测试方法可以帮助工程师们评估岩石的渗透性，为水资源管理和地下工程的规划提供重要依据。
四、岩石热导率测试岩石的热导率是指岩石导热性能的指标，对于热工程建设和地热能利用具有重要意义。
常见的测试方法包括恒定温差法和热脉冲法。
恒定温差法通过测量加热和冷却后岩石表面的温度变化，计算出岩石的热导率。
热脉冲法则通过施加热脉冲并测定时间和温度变化来计算热导率。
这些测试方法可以帮助工程师们评估岩石的热传导性，为土木工程和地热能利用提供重要参数。
岩土工程弹性波检测技术
试件的检测
由于岩土材料取样后，会不可避免地被扰动，同 时，所受应力状况也会发生变化。因此，除了少数有 关抗震计算的参数以外，较少利用土质试件检测波速。
水的影响
由于水具有较高的压缩刚性，弹性波中的纵波在水 中的传播速度较快，可达1450m/s左右，比一般的土质 材料的纵波波速要快，测试值明显偏高。横波几乎不受 水的影响，从而更能反映材料的力学特性。
4. 路基结构厚度检测 ➢ 检测原理：基于层状介质中瑞利波频散曲线的 变化规律 ➢ 相关性：结构层的物理参数、结构层厚度
➢ 频散曲线的拐点： VR
➢ 各层界面深度： H j j
Hj：第j层地界面深度（m） j：系数，可取0.35～0.5；
λj：极值点处对应的波长（m）。
6.3.3 工程应用
■某两条隧道间的P波波速检测
应用实例
R波检测例
测试坝段R波等值线分布图(500m/s-1300m/s)
蓝色R表波示现R场波检波测速较低，即表明坝体质量相对较差，同时等值R线波云试图验也布反点映图了碾压不均匀。
6.3.2 岩土工程弹性波检测技术
■ 成果应用（以S波波速为基本参数）
主要动测方法： S波、R波 R波的检查结果，往往换算为S波波速。 主要应用： 1.地层剪切波速度的测定 ➢ 可为土的动力特性和地震工程中的分析和设计 提供参数。 2.工程勘察及地基土类型的划分 ➢ 利用剪切波波速沿地层深度的变化关系可对地 基土进行勘察，从而减少钻探工作量。 3.复合地基加固效果检测 ➢ 根据原状土的剪切波速测试曲线计算、对应加 固深度范围内的原状土和复合地基的平均波速。
检测采用人工外露面激振（平行测线）和孔内激振、接收（跨孔法，弹性波CT）。
表示岩体质 量较差，仅 为4100/s。
岩石物理试验技术和模拟分析
岩石物理试验技术和模拟分析岩石是地球上最常见的物质之一，研究岩石的物理特性对于地质学、工程学、矿物学等学科非常重要。
因此，岩石物理试验技术和模拟分析成为了研究岩石物理性质的重要手段之一。
一、岩石物理试验技术岩石物理试验技术是研究岩石物理性质的基础。
常用的岩石物理试验技术包括：弹性波速度试验、岩石抗压强度试验、岩石剪切强度试验等。
1.弹性波速度试验弹性波速度试验是研究岩石弹性力学性质的重要手段。
在这种试验中，通过对岩石样本施加调节的压力，测量岩石样本在不同压力下的弹性模量和泊松比，然后再利用这些数据计算出岩石样本的弹性波速度。
弹性波速度是研究岩石物理特性的重要参数之一，可以用于预测岩石破裂和岩层的变形等方面。
2.岩石抗压强度试验岩石抗压强度试验是研究岩石力学性质的基础。
在这种试验中，通过在一个岩石样本的两端施加相反的压力，测量岩石样本的最大承载能力，从而得出该岩石样本的抗压强度。
抗压强度是描述岩石承载能力的重要参数。
这种试验常用于评估岩石的性质和岩石围岩的稳定性。
3.岩石剪切强度试验岩石剪切强度试验是研究岩石变形和切割性质的重要手段。
在这种试验中，将一个岩石样本放在一个支架上，并在顶部施加一个力，使岩石被剪切。
测量岩石样本在不同的施力下的剪切应力和应变，从而得出该岩石样本的剪切强度。
剪切强度可以用来评估岩石围岩的稳定性和挖掘隧道的能力。
二、岩石模拟分析岩石模拟分析是对岩石力学性质的研究和工程实践的重要支撑。
常用的岩石模拟分析技术包括：数值模拟和物理模拟。
1.数值模拟数值模拟是一种通过计算机模拟岩石力学行为的方法。
数值模拟的过程是将岩石样本的物理性质输入到计算机程序中，随后通过程序对这些数据进行操作，最终得出岩石模型的数值结果。
数值模拟可以用于研究岩石的变形和破裂机制，预测岩石的稳定性和强度、预测岩层变形的发展趋势等。
2.物理模拟物理模拟是一种通过实验室等物理手段模拟岩石力学行为的方法。
在物理模拟中，通过制作岩石样本，并通过实验室等设备对其进行施力和变形，模拟出岩石在不同条件下的物理行为。
岩土工程勘察中波速测试探讨
岩土工程勘察中波速测试探讨摘要：在这些年来，岩土项目勘察中，地球物流勘探技术的关键分支为波速测试技术，还有优秀的地震勘探技术之一，而获得越来越普遍的运用。
岩土项目持续扩展的整体规模，现场构造要应用波速测试技术来实施全面的了解，这样就可以体现出其测试技术的作用。
本文关键深入的分析了岩土项目勘察中波速测试的运用，希望可以为有关人员供应科学的参考根据。
关键词：波速检测技术；岩土工程；勘察，应用引言工程物探技术的一个关键分支就是波速测试技术，也是地震勘探方法之一，现阶段在工业和民用建筑、水利水电工程、铁路工程等很多岩土项目地质勘测范围中普遍的运用，获得了优良的运用效果。
和陈旧的岩土项目勘察技术对比，波速测试技术在岩土中能够用于进行测定压缩波、剪切波、瑞雷面波等传播速度，使室内测试中存在相对大的误差和有关的地质问题能够得到有效的预防。
1.波速基本原理波速测试技术在岩土项目勘察中的运用原理为：以波速为根据，实施分析了岩土羡慕地基土物理性质，这是现阶段相对先进的一种岩土项目勘察技术。
波速测试技术有非常多的类型，其中相对常见的有瑞利波、剪切波以及压缩波。
经过波速测试结果，可以实施划分岩土项目不一样场地的种类，在设置动力参数方面，抗压、阻尼、抗剪刚度等参数需要进行综合的考虑。
同时，经过在岩土项目勘察中运用波速测试技术，有关的地震参数还可以正确的反映出来，例如阻尼比、动剪切刚度等等。
经过分析了上面测试的数据，岩土项目土体可以进行准确的判断出是不是出现液化，岩土体的卓越周期要依据测试结果实施判断，确保岩土项目施工场地划分的合理性与科学性。
在实施计算波速测试结果的过程中，能够使用下面计算方法：当外力冲击影响到固体介质的时候，固体介质会出现应变，当没有了这一外力冲击作用后，外力冲击不能和应变保持平衡关系，这样会形成弹力波，而且从固体介质传递到周围的部位。
弹性波相对复杂的组成方式，面波、体波的是相对常见的波型。
其中，通常在岩土体的表面实施传播面波，又能够被分为瑞雷波和拉夫波、此外，分为压缩波和剪切波的体波。
岩矿石频率特性的测试方法
岩矿石频率特性的测试方法实验室测量和研究岩石、矿石的激发极化性质，是开展激发极化法野外工作的前提和基础。
频率域中测量岩石矿石的幅频特性和相频特性，一般采用图1.19的装置。
待测的标本事先加工成规则的形状，尺寸以6×6×10cm 3左右为宜。
先在水中浸泡若干小时，使其中孔隙的含水程度接近于天然条件。
然后置于盛水的有机玻璃槽中，使水面与标本顶面平齐。
标本两端与槽壁接触处用石蜡或橡皮泥封堵绝缘，强迫电流沿垂直标本两平行侧面的方向通过。
除了有意研究激发极化的非线性外，一般应使电流密度保持在激电的线性范围内，即不大于10-2A /m 2。
测量电极M 、N 必须用不极化电极。
常用的是Cu-CuSO 4琼酯胶体不极化电极。
供电电极A 、B 可以采用裸铜线或铜板，也可用不极化电极。
用裸铜线或铜板时要远离标本，防止电极极化对测量的影响。
频率特性分析仪是实验装置的主件。
对它的要求主要是频率范围宽，可发送多种波形，至少有两个测量通道，而且这两个通道必须是隔离的，不共地的。
一个通道测量电流在电阻R 上产生的电位差，另一个接收通道测量MN 间电位差的振幅和相对供电电流的相位（或者实分量、虚分量）。
发送通道GE 经电流采样电阻R 向A 、B 供电，通道CH 1测量标本两端MN 间的电位差的实、虚分量Re V ∆和Im V ∆，通道CH 2测量采样电阻上的相应电位差并换算成供电电流的实、虚分量Re I 和Im I 。
采样电阻R 可以调节，以便与待测标本阻抗相匹配。
数据采得后按下列公式计算：ImRe Im Re jI I V j V I V Z +∆+∆=∆= (1.4.11) 此处1-=j 为单位虚数；Z 的实部为2Im 2Re Im Im Re Re I I I V I V Z R +⋅∆+⋅∆=(1.4.12) 虚部为： 2Im2Re Im Re Re Im I I I V I V Z I +⋅∆-⋅∆= (1.4.13) 振幅： 2Im 2Re Z Z Z += (1.4.14)相位： Re Im 1Z Z tg -=ϕ (1.4.15) 复电阻率： ϕϕρρi s i s e e Z K IV K =⋅⋅=∆⋅= (1.4.16)若采集的数据是电位差的振幅V ∆，电位差的相位V ∆ϕ和电流的振幅I ，电流的相位I ϕ，则计算公式为I VZ ∆= (1.4.17)I V ϕϕϕ-=∆ (1.4.18)上述测试装置在研究型实验室里不难做到，但野外一般都没有专用的频率特性测试仪。
岩土工程勘察中波速测试探讨
岩土工程勘察中波速测试探讨岩土工程勘察中波速测试探讨在岩土工程勘察中，需对场地类型土及砂土液化性进行判别本文结合工程实例，通过波速测试，对场地类型土及砂土液化性进进一步说明波速测试是工程地质勘察中一种快速、经济、有效的原位测试方法。
标签：波速测试岩土工程勘察0引言一般情况下，不同岩土层的弹性特征存在差异，可通过弹性波速等参数反映出来，钻孔剪切波速测试就是利用这差异，通过测定不同岩土层的剪切波（s波）、压缩波（P波）的传播速度，计算动力参数、场地草越周期，评价场地地震效应，确定场地类别，并据此判定岩土层的工程性质，为工程设计提供依据。
本文对场地的波速试验进行了压缩波与剪切波波速测试，根据波速测试结果，计算土层的等效剪切波速计算地基上的动弹性模量、动剪切模量、动泊松比，计算场地草越周期等，为波速试验在岩上工程勘察的推广应用积累经验。
1波速基本原理及工作方法1.1基本原理波速（瑞雷波速）和反射波法、折射波法基本一样，他们都是利用弹性波场特征来进行勘探，但是波速波场特征和体波之间有很大的区别。
在相同的介质中，波速最慢，横波次之，纵波波速是最快的。
拉夫波在层状介质中，是由P波与SH波（水平方向S波）干涉而形成的，而瑞利波是由P波与SV波（垂直方向S波）干涉而形成，而且R 波的能量主要在介质自由表面附近集中着，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。
介质的质点运动轨迹在传播过程中，呈现-椭圆的极化，长轴和地面呈现垂直的状态，旋转方向为逆时针方向，在传播的过程中以波前面约为一个高度为λR （R波长）的圆柱体向外扩散。
波速勘探在测点上逐点进行观测，通过按照测网的布置，每一个测点根据勘探深度和地质任务的要求，利用频散曲线的速度进行计算、分层有关参数等，测得一条频散曲线，从而达到岩土工程勘察的目的。
1.2基本工作方法在外业工作正式开展之前，首先把排列试验工作在测区平坦地带上展开，进行现场干扰波调查，对地层的各种地震波列信号特征进行识别，确定测试方法的参数及观测系统。
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摘要：迄今为止，岩石样品弹性波速的超声波测试基本上是采用波动走时的测定方法。有时，由于样品和试验条 件等方面的限制，准确测定波动的走时很困难。这时，研究样品波动频率特征与样品弹性波速的关系，利用样品 波动的频域特征确定样品的弹性波速，将是对走时波速测定的一个非常有益的补充。研究探讨了样品弹性波速与 波动频率特征之间的关系，详细介绍了波速测试的频率法，并且分别在时域和频域内对岩石样品进行了波速测试。 2 种方法测试结果的对比证明了岩石样品频率测定方法的可行性。 关键词：岩石力学；时域；频域；谱分析；弹性波速 中图分类号：TU 457 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2005)增 1–4977–05
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岩石力学与工程学报
f (t)
2005 年
波中携带了大量反映岩石特性(节理、 裂隙、 强度等) 的各种信息，集中体现在岩石的弹性波速这一参数 中。由于物理上的直观性，长期以来获得波速这一 参数的测量方法主要是波动走时法，而对波速与波 动频率特征之间的关系并未给予适当的关注。然而， 由于岩石样品的状态、试验条件等方面的限制，许 多情况下很难获得准确的波动走时，从而导致波速 测量的误差，甚至无法进行波速测量。在这种情况 下，研究岩石样品的弹性波速与波动频率特征之间 的关系，探讨利用频率特征测试岩石样品的弹性波 速方法就显得十分必要了。 声谱技术是将时域波形变为频域谱，在频域上 研究被测介质的特性，因其能获得更多的有用信息 而受到重视。20 世纪 80 年代计算机技术的发展， 使之在国内外各领域得到广泛的研究和应用[5
第 24 卷 增 1 2005 年 8 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.24 Supp.1 Aug.，2005
岩石样品弹性波速频域测试方法 及其与时域测试方法的比较
李静坡，孙进忠
(中国地质大学 工程技术学院，北京 100083)
sx
−
sx c
∂u EA = f (t ) ∂x 当 x = l 时，有 EA
当 t = 0 时，有 & ( x， 0) = 0 ， u u ( x， 0) = 0
(2)
∂u = −ku ∂x
(3)
因此有
U ( x， s ) =
(4)
Fc 1 ⋅ 2 EAs kc ⎛ sl ⎞ ⎛ sl ⎞ ch ⎜ ⎟ + sh ⎜ ⎟ EAs ⎝ c ⎠ ⎝c⎠
1
引
言
纪 50 年代初就开始了对岩石声波测试方法的探索[1]， 60 年代传入我国，70 年代在我国得到了较快的发 展 [2]。水利水电勘测设计系统应用此法近 30 a，积 累了不少经验，并将其编入规程[3
，4]
超声波与地震波同为弹性波，所不同的是，超 声波的频率远远高于地震波，可以胜任小尺度的岩 石试件乃至金属零件的波速测试工作，是岩石材料、
作 Y0 ( f ) 的函数曲线，如图 2 所示。由图 2 可 知，速度导出函数的谐振峰值频率间隔值为
Δf =
c 2l
(13)
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岩石力学与工程学报
2005 年
表1 Table 1
频率法与走时法波速测试结果对照
FREQUENCY TESTING METHOD FOR ELASTIC WAVE VELOCITY OF ROCK SPECIMENS AND ITS COMPARISON WITH TIME TESTING METHOD
LI Jing-po，SUN Jin-zhong
(School of Engineering and Technology，China University of Geosciences，Beijing 100083，China)
式中：A 为柱体截面积；E 为柱体材料弹性模量；
c=
E
ρ
为柱体材料波速，其中ρ 为柱体材料密度。
sl sx sl sx − ⎤ ⎡⎛ kc ⎞ − ⎛ kc ⎞ − 1⎟e c e c − ⎜ + 1⎟e c e c ⎥ ⎢⎜ ⎝ EAs ⎠ ⎣⎝ EAs ⎠ ⎦
第 24 卷
增1
李静坡等. 岩石样品弹性波速频域测试方法及其与时域测试方法的比较
∂U F ( s ) = ∂x EA
当 x = l 时，有
l
(5)
∂U k =− U ∂x EA
设 U ( x，s ) = D1e c + D2 e 可解得
sl ⎛ kc ⎞ − − 1⎟e c ⎜ Fc ⎝ EAs ⎠ D1 = 2 EAs kc ⎛ sl ⎞ ⎛ sl ⎞ ch⎜ ⎟ + sh ⎜ ⎟ EAs ⎝ c ⎠ ⎝c⎠ sl ⎛ kc ⎞ + 1⎟e c ⎜ Fc ⎝ EAs ⎠ D2 = − 2 EAs kc ⎛ sl ⎞ ⎛ sl ⎞ ch⎜ ⎟ + sh ⎜ ⎟ EAs ⎝ c ⎠ ⎝c⎠
。
声波在岩石中传播时与岩石相互作用，使穿透
收稿日期：2005–04–02；修回日期：2005–05–30 作者简介：李静坡(1978–)，女，硕士，2002 年于华北水利水电学院岩土工程系建筑工程 ( 岩土方向 ) 专业获硕士学位，主要从事岩土工程方面的 研究工作。 E-mail ： li-jing-po@。
(6)
，代入式(5)，(6)，
的弹性柱体，底部支承弹簧，弹簧刚度为 k，在顶 部沿柱体轴向施加一个任意振动方式的激振力 f ( t ) 。则在柱体中沿柱体轴向传播的波动方程位移 u(x， t ) 可以用如下的一维波动方程和边界条件所构 成的定解问题来描述： ∂ 2u ∂ 2u c2 = ∂ x2 ∂ t 2 当 x = 0 时，有 (1)
当 x = l 时，有
图2 Fig.2
速度导出函数曲线
Fc 1 V (l，s) = − EA kc ⎛ sl ⎞ ⎛ sl ⎞ ch⎜ ⎟ + sh⎜ ⎟ EAs ⎝ c ⎠ ⎝c⎠
柱体底部速度传递函数 H(s)为
Velocity mobility of a rod with zero elastic support
～ 7]
x k
图1 Fig.1
岩石样品的弹性支承模型
Elastic supporting model of a rock specimen
。
令波动位移 u ( x，t ) 的拉普拉斯变换Fra bibliotek：L[u ( x，
文[8]就曾做过这方面的研究。 文[9]在收集国内外资 料的基础上，论述了目前岩石声波测试技术的应用 现状及岩石声学特性的研究进展。本文将基于一维 波动理论探讨岩石样品的弹性波速与波动频率特征 之间的关系，应用超声波谱分析技术建立岩石样品 弹性波速的频率测试方法。
Δf
Δf
H 0 (ω ) =
i ρ cA
1 ⎛ω l ⎞ sin⎜ ⎟ ⎝ c ⎠
(10)
岩 样 谱分析 f l 接收机换能器
柱体底部速度导纳函数 Y0 (ω ) 为
波速计算 c = 2Δ f l
Y0 (ω ) = H 0 (ω ) =
1
ρ cA
1 ⎛ω l ⎞ sin⎜ ⎟ ⎝ c ⎠
(11)
图3 Fig.3 频率法岩样波速测试方法示意图 Theoretic diagram for the wave velocity measurement of rock specimens with frequency testing method
(7)
这就是岩样在穿透波测试状态下的波动频率特 征。式(13)提示出了弹性波速 c 与穿透波频率特征 之间的关系。这也是频率法岩样弹性波速测试的理 论基础。
H ( s) =
V (l，s ) c 1 =− F (s) EA kc ⎛ sl ⎞ ⎛ sl ⎞ ch⎜ ⎟ + sh ⎜ ⎟ EAs ⎝ c ⎠ ⎝c⎠
考虑ω = 2π f，代入式(11)可得
首先将超声波接收换能器耦合在岩石样品的一
Y0 ( f ) = H 0 ( f ) =
1 ρ cA
1 ⎛ 2π l ⎞ sin ⎜ f⎟ ⎝ c ⎠
(12)
端，然后利用力棒在岩石样品的另一端施加脉冲力。 由超声波接收仪记录穿过岩石样品的超声波动。对 所记录的超声波进行频率分析，得到穿透波的振幅 谱。根据振幅谱的峰值频率间隔，按式(13)的原理 计算出穿透岩石样品弹性波波速。 试验采用 DSG-X 型声波探测仪(图 4)，它是由 湖南长沙纽英数码科技开发有限责任公司制作的， 测试系统由电脑、前置放大器+DSG–I 采集器、
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波动引起的质点振动速度 V ( x，s ) 的拉普拉斯 变换为
⎡ ∂u ( x，t ) ⎤ V ( x， s ) = L ⎢ ⎥ = sU ( x，s ) = ∂t ⎣ ⎦
sl sx sl sx − ⎛ kc ⎞ ⎛ kc ⎞ − + 1⎟e c e c − 1⎟e c e c − ⎜ ⎜ Fc ⎝ EAs ⎠ ⎝ EAs ⎠ kc 2 EA ⎛ sl ⎞ ⎛ sl ⎞ ch⎜ ⎟ + sh ⎜ ⎟ EAs ⎝ c ⎠ ⎝c⎠
(8)
3
波速测试的频率法
根据岩样波速与波动频率特征之间的关系，可
当柱体底部为柔性支承时，k→0，有
H 0 (s) = −
1 ρ cA
1 ⎛ sl ⎞ sh ⎜ ⎟ ⎝c⎠
以利用图 3 所示的测试方法，利用岩样穿透波的频
(9)
谱分析结果测定岩石样品的弹性波速。
脉冲力 超声波接收仪 A
令 s = iω ，式(9)就成为频响函数：
Abstract：Till now，the testing method for the elastic wave velocity of rock specimens with ultrasonic waves is basically the travel time testing method. Sometimes，owing to the limitation of specimens or testing conditions， etc.，the measurement for the exact travel time of a wave phase is very difficult. The relationship between elastic wave velocities and wave frequency features of rock specimens will be helpful to resolve this problem. This relationship is revealed，and the testing method for the elastic wave velocity of rock specimens based on the features of wave frequencies is put forward. Then the frequency method of rock specimens wave velocity testing is particularly introduced and the rock specimens′ wave velocities are separately tested in time-domain and frequency-domain in this paper. The comparison between frequency testing results and time testing results show that the frequency testing method is feasible and practical. Key words：rock mechanics；time-field；frequency-field；frequency spectrum analysis；elastic wave velocity 建筑构件等无损探伤的一个有效手段。国外在 20 世