互相关函数在单孔法剪切波速测量中的应用
剪切波速测试方法及计算说明
1）土层剪切波速Vs 的测定
本次剪切波速测试主要技术依据为：中华人民共和国国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)，天津市工程建筑标准《岩土工程技术规范》DB29-20-2000。
波速测井法采用孔中激振孔中接收法，由电源供给脉冲电流，在钻孔中使用电磁震源激发，当震源向井壁作用一冲击力后，沿井壁地层有P 、S 波向下传播，在井孔震源下方悬挂有两个检波器，P 、S 波传播到检测器位置时，通过井液耦合，检测器把P 、S 波的初至时间和振动波形转换成电信号，由两道P 、S 波的初至时间差可计算两道间地层的波速值，然后传输到仪器进行滤波放大，由多路电子转换开关将已放大的模拟信号进行采样保持，经A/D 转换器转换为相应的数字信号，通过微机对数字信号进行分析处理，显示测试结果。
仪器设备采用XG-I 型悬挂式波速测井仪，该测井仪主要由主机、井中悬挂式振源、探及连接电缆、信号电缆、触发电缆、探头供电箱等组成。
2）剪切波速测试结果
根据剪切波记录及两通道剪切波相关曲线，确认各测点剪切波速，并进行波速分层，计算出各层的剪切波速及等效剪切波速，确定场地土类型及场地类别。
依据天津市工程建筑标准《岩土工程技术规范》(DB29-20-2000)，地下20m 范围内，按下列公式计算土层等效剪切波速。
∑===n
i si i sc v d t t
d V 10// 式中：
-sc V 场地土层的等效剪切波速；
-
0d 场地评定的计算深度(m)，取覆盖层厚度(v d 0)或20m 两者较小值； -t 剪切波由地表到达计算深度处的时间(s)；
-i d 计算深度范围内第i 土层的厚度(m)；
-n 计算深度范围内土层的分层数；
-si V 计算。
单孔剪切波测试的原理及注意事项
单孔波速测试原理 及注意事项杨永波 2010.41、为什么要做单孔波速测试？天然地基，常常不是单一的匀质土体，而是具 有多层结构的非匀质土体，为了解地基土层的空间 分变化情况，提供与波速有关的岩土动力学参数、 计算土层的动剪模量剪切模量、了解地基的软弱地 层、 分析地基土的类型和建筑物场地类别，进行 地基土的地震反应计算等，必须使用波速测井这种 地球物理方法。
2、什么是单孔波速测试？单孔检层法，也称弹性波速度测井，是在 一个垂直钻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， ①地表激发孔中接收法 ②孔中激发地表接收法 ③孔中激发孔中接收法 ④孔底法 常用地表激发孔中接收法。
2、什么是单孔波速测试？一般情况下，通过三分量传感器测试场地的剪切 波（横波）和场地的压缩波（纵波）。
但由于场地土层的松散性和地下水位的影响， 压缩波比较难以测到，因此很多时候单孔波速测试 主要是测试剪切波。
2、单孔波速测试的原理利用直达波的原理，由震源产生压缩波（又称P波） 和剪切波（又称SH波），经过岩(土)体，被放置在孔 中的三分量检波器接收，根据波传播的距离和走时计 算出场地土的波速，进而评价场地土的工程性质。
原位测定压缩波(P波)、剪切波(SH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。
优点：直接对地层测试、结果相对精确且不需要 任何场地（只要能成孔）。
2、单孔波速测试的原理当S波穿过地球时，它们遇到构造不连续界面时会 发生折射或反射，并使其振动方向发生偏振。
当发生 偏振的S波的岩石颗粒仅在水平面中运动时，称为SH波。
当岩石颗粒在含波传播方向的竖直平面里运动时，这 种S波称为SV波。
SH波 SH-wave 水平偏振横波。
质点在垂直于入射平面 的方向上振动的波叫水平偏振横波。
SV波 SV-wave 垂直偏振横波。
质点在入射平面内且与 传播方向垂直振动的波叫垂直偏振横波。
剪切波速测试原理
剪切波速测试原理
剪切波速测试是一种用于评估场地土工程性质的方法，其原理基于地震波在地下介质中的传播特性。
在剪切波速测试中，通常使用震源产生剪切波（又称S波），这些波会在地下介质中传播，并被布置在地面上的检波器接收。
根据波传播的距离和走时，可以计算出剪切波在地下介质中的传播速度。
这个速度被称为剪切波速，它反映了地下介质对剪切波的阻抗能力，因此与介质的剪切模量、密度等参数密切相关。
剪切波速测试的结果可以用于评价场地土的工程性质，如土层厚度、土层类别、固结特性、动弹性模量、动剪切模量等。
此外，剪切波速测试还可以用于地震小区的划分、场地液化的判断等方面。
在剪切波速测试中，常用的方法有面波法、跨孔法以及单孔法等。
其中，单孔法是一种常用的方法，其原理是在孔中放置三分量检波器，通过激振产生剪切波，并接收波形信号进行分析。
总之，剪切波速测试是一种基于地震波传播特性的评估场地土工程性质的方法，其结果对于工程建设和地震防灾具有重要意义。
提高单孔法剪切波速测试精度的若干办法-文档资料
提高单孔法剪切波速测试精度的若干办法应用地球物理勘探方法，在钻孔中进行单孔法剪切波速测试，为各类建设工程的抗震设计提供相关参数和依据，越来越受到设计单位和工程界的普遍重视。
然而，剪切波速实际测试过程中，容易受到多方面的影响和干扰，如何提高剪切波速的测试精度，更好地识别和判读剪切波波形，是剪切波速测试中需要解决的问题，为此笔者建议采用如下方法逐步提高单孔法剪切波速的测试精度。
在选择测试仪器方面，应尽量选择专用剪切波速测试的仪器设备，因为这种专用仪器测量的针对性强，目标信号一般采用高信噪比电路设计，有利于识别剪切波信号。
专用剪切波测试仪器，一般采用同一触发条件下，正反两个方向获得振源波形，这种反向位波形有利于判读剪切波的初至时间。
对于用一些综合类仪器测试地层的剪切波，仪器放大器的放大倍数应大于2000；记录器要有较好的分辨能力，分辨率越高越好；触发器性能要稳定，灵敏度应达0.1ms；仪器采用多通道且相位特性一致，以利于识别波形和比对。
对于综合类仪器用于剪切波速测试，还应注意仪器本身各测量和记录系统的匹配，所反映出的测试效果就是看是否能准确的测试出或识别出剪切波。
在振源选择和接收方式上，简便易行的方法是地表激发，孔中接收。
这种方法较适合浅部钻孔（一般50米以内）的波速测试，而大部分建设工程的工程地质勘查都在这一深度内。
当选择地表激发，钻孔中用三分量检波器接收时，采用金属板（块）作为振源，敲击时可获得质量较好的纵波（P波），但一般剪切波信号（S波）不理想。
实际工作中常用木板敲击振源，这种振源简便可行且效果较好，板长一般为2～3m，宽度有利于上压重物，板厚应在锤击时不易打到木板边界。
实际工作中也可以利用同一触发条件下，采用金属板和木板两种材料的振源板分别敲击，分别获得P波和S波，以便清晰判读这两种波形。
当振源板采用木板时，木板的压重，应保证用锤侧向敲击时，木板不产生侧向滑移。
木板的放置位置，应距钻孔2～4m为好，不宜离钻孔太近，因为太近，产生的压缩波有可能掩盖剪切波。
(完整版)互相关函数的应用
苏州大学《机械工程测试技术基础》课程作业题目：互相关函数的应用——测量钢带速度、确定输油管裂损位置姓名：王臻学号： 1442404033年级：_ 14 级专业：车辆工程2017年04月03日互相关函数的应用——测量钢带速度、确定输油管裂损位置一、实验目的1、理解相关性原理，掌握信号的互相关函数的求法以及互相关函数的特性。
2、利用互相关函数知识，探索测量钢带速度、确定输油管裂损位置的方法。
二、实验原理1、相关的概念相关是指客观事物变化量之间的相依关系，当两个随机变量之间具有某种关系时，随着某个变量数值的确定，另一变量却可能去许多值，但取值有一定的概率统计规律，这时称两个随机变量存在着相关关系。
在统计学中是用相关系数来描述两个变量x ，y 之间的相关性，相关系数的公式为:yx y x y x E σσμμρ)])([(xy --=注：E 为数学期望； x μ为随机变量x 的均值，x μ=E[x]；y μ为随机变量y 的均值，y μ=E[y]；x σ，y σ为随机变量x ，y 的标准差；2xσ=E[(x-x μ)2]2yσ=E[(y-yμ)2]利用柯西—许瓦兹不等式:E[(x-x μ)(y-y μ)]2≦E[(x-x μ)2]E[(y-y μ)2] 式中xyρ是两个随机变量波动量之积的数学期望，称之为协方差或相关性，表征了x 、y 之间的关联程度；x σ、y σ分别为随机变量x 、y 的均方差，是随机变量波动量平方的数学期望。
故知|xyρ|≤1，当xyρ的绝对值越接近1，x 和y 的线性相关程度越好，当xyρ接近于零，则可以认为x,y 两变量无关。
2、信号的互相关函数两个各态经过程的随机信号x(t)和y(t)的相互关系函数)τ(R xy 定义为:dt t y t x T R TT xy )()(1lim)(0ττ⎰+=∞→当时移τ足够大或∞→τ时，x(t)和y(t)互相不相关，xy ρ∞→，而)τ(R xy→x μy μ。
提高单孔法剪切波速测试精度的若干办法
关 键词 ：单 孔 法 ；剪切 波 速 ；振 源 ；优势 波 ；识 别波 形
应用地球物理勘探方法 ，在钻孔 中进行单孔法剪切波速测试 ，为 各类建设工程的抗震设计提供 相关参数 和依据 ，越来越受到设计单位 和工程界的普遍重视。然而 ，剪切波速实 际测试过程 中，容易受到多 方面的影响和干扰 ，如何提 高剪切波速 的测试精度 ，更好地识别和判 读剪切波波形 ，是剪切波速测试 中需要解决 的问题 ，为此笔者建议采 用如下方法逐步提高单孔法剪切波速的测试精度。 在选 择测试 仪器方 面 ，应尽 量选择 专用剪切 波速测试 的仪器 设 备 ，因为这种专 用仪器测量 的针对性强 ，目标信号一般采用高信噪比 电路设计 ， 有利 于识别剪切波信号 。专用剪切波测试仪器 ，一般 采用 同一触发 条件下 ， 正反两个方 向获得振源波形 ，这种反向位波形有 利 于判读剪切波的初至时间。
科 学技 术
提 高单孔 法剪切 波速 测试 精度 的若干 办法
曹荣会
（ 辽宁 省工 程勘 察 研究 院 ，辽 宁 沈 阳 １ １ ０ ０ ３ ２） 摘 要 ：单 孔 法 剪切 波速 测试 在 各类 工 程勘 查 中应 用广 泛 ，但 要 获得 高质 量 的测 试 效果 却不 容 易 ，从 目前 实 际工作 中存在 的 一些 问题 ，力求 通 过
敲 击 木 板 产 生 剪 切 波 的 方 法 ，要 以水 平 向分 别 敲击 木 板 的两 端 ， 因为这种剪切波振源，其优势波为Ｓ Ｈ波和Ｓ Ｖ波 ，如果敲击木板时不水 平 （ 或同水平线交角过大 ），则压缩波分量有可能掩盖剪切波。 剪切波速测试过程中 ，识别 剪切波波形 ，判读剪切波 的初至时间 很重要 。在水平 向敲击木板时 ，虽然能产生较好 的剪切波 ，但 由于受 压缩波 、地层 中的折射波等多种因素影 响 ，给识别波形 和判定剪切波 的初至时 间带来 了困难 。因此 ，我们在钻孔上半部分 （ 相对浅孔处 ） 测试 时，应采用水平轻击木板振源 ，以压制浅部压缩波 的干扰 ；当接 收信号变小 ，测试深度较大时 ，再用较 大能量水平敲击木板 ，以利于 获得较好的剪切波波形 。 在 波速测试 时 ，三分量检波器应选择 自振频率较高 的检波器 ；当 钻孔较深时 ，可选用 自振频率较低 的检波器 。测试时检波器要紧贴于 孔壁 ，并要检查检波器电缆的标 注深度 ，防止 因弄错标识深度而使剪 切波测试计算造成错误。
提高单孔法剪切波速测试精度的若干办法
提高单孔法剪切波速测试精度的若干办法作者：曹荣会来源：《卷宗》2013年第05期摘要：单孔法剪切波速测试在各类工程勘查中应用广泛，但要获得高质量的测试效果却不容易，从目前实际工作中存在的一些问题，力求通过仪器选择、振源激发方式来达到提高单孔法剪切波速测试精度的目的。
关键词：单孔法；剪切波速；振源；优势波；识别波形应用地球物理勘探方法，在钻孔中进行单孔法剪切波速测试，为各类建设工程的抗震设计提供相关参数和依据，越来越受到设计单位和工程界的普遍重视。
然而，剪切波速实际测试过程中，容易受到多方面的影响和干扰，如何提高剪切波速的测试精度，更好地识别和判读剪切波波形，是剪切波速测试中需要解决的问题，为此笔者建议采用如下方法逐步提高单孔法剪切波速的测试精度。
在选择测试仪器方面，应尽量选择专用剪切波速测试的仪器设备，因为这种专用仪器测量的针对性强，目标信号一般采用高信噪比电路设计，有利于识别剪切波信号。
专用剪切波测试仪器，一般采用同一触发条件下，正反两个方向获得振源波形，这种反向位波形有利于判读剪切波的初至时间。
对于用一些综合类仪器测试地层的剪切波，仪器放大器的放大倍数应大于2000；记录器要有较好的分辨能力，分辨率越高越好；触发器性能要稳定，灵敏度应达0.1ms；仪器采用多通道且相位特性一致，以利于识别波形和比对。
对于综合类仪器用于剪切波速测试，还应注意仪器本身各测量和记录系统的匹配，所反映出的测试效果就是看是否能准确的测试出或识别出剪切波。
在振源选择和接收方式上，简便易行的方法是地表激发，孔中接收。
这种方法较适合浅部钻孔（一般50米以内）的波速测试，而大部分建设工程的工程地质勘查都在这一深度内。
当选择地表激发，钻孔中用三分量检波器接收时，采用金属板（块）作为振源，敲击时可获得质量较好的纵波（P波），但一般剪切波信号（S波）不理想。
实际工作中常用木板敲击振源，这种振源简便可行且效果较好，板长一般为2～3m，宽度有利于上压重物，板厚应在锤击时不易打到木板边界。
Fortran和VB混合编程在场地剪切波速测试中的实现
第２卷 期 ４ 第９
．
山 东 国土 资 源
２８ 月 ０ 年９ ０
姆 与法 方
Ｆ ｒｒ ｎ和 Ｖ ｏｔａ Ｂ混 合 编 程 在 场 地 剪 切 波 速 测 试 中 的 实 现
安 辉 赵 昌朋 。杨 明爽 李 丽。 ， ， ，
应 该 着 重 研 究 和 进 一 步 提 高 的 ｊ 。 《 筑 抗 震 设 计 规 范 》 ＧＢ ０ １ ２ Ｏ ）２ 定 建 （ ５０ １ Ｏ１ ＿规 了建 筑 场 地 类 别 划 分 方 法 。 建 筑 场 地 类 别 ， 据 土 根
工具 ， 其界 面的设 计 、 据 库 管理 等 功 能 强 大 ， 数 简便
快捷 ， 是对 于 数值 计 算 方 面 能 力 欠 佳 。用 ＶＢ和 但
Ｆ ｒａ ｏｔ ｎ混 合编程 技术 开发 的科学 计算 软件 ， ｒ 既能 解
层等 效剪 切波 速 和场 地 覆 盖 层厚 度 分 为 ４类 ， 场 对 地覆 盖层 厚度 、 效 剪切 波 速 和 场 地类 别 的判 断 都 等
同步调用 可执 行文 件 。
力特 性测 试 规 范 》 ＧＢ Ｔ５ ２ ９ １ ９ ）３中都 有 提 （ ／ ０ ６－ ９７ ｌ
及 。单孑 法波 速测试 的要 求 ， Ｌ 该方 法利 用水 平锤击 、
上压 汽 车前轮 （ 其他 重 物 ） 或 的木 板 激 发 剪 切 波 ， 木
１ 土 层 剪 切 波速
试 。 由 井 下 探 头 记 录 的 波 形 剪 切 波 的 初 至 时 刻 和 激
为评 价地基 饱 和土 液化 可 能 性 的 依据 之 一 ； 为 土 作
振 点触 发传 感器 的剪 切 波初 至 时刻 ， 定 剪 切 波从 确 触 发 到井下 探头 位 置 的 时 间 ， 由测 量 绳 的读 数 和 再
单孔法波速测试原理及其在工程中应用
单孔法波速测试原理及其在工程中应用摘要：单孔法波速测试是地球物理的勘探方法之一，主要是利用直达波的原理，是以弹性波理论为基础的。
本文简要地介绍单孔检层法剪切波速测试的基本原理及方法；并且结合实际工程资料，详细说明了数据成果在工程勘察中的应用。
关键词：单孔法；直达波；弹性波理论；剪切波速测试中图分类号：k826.16 文献标识码：a 文章编号：引言单孔法波速测试是一种快速、准确的原位测试技术，并根据波速值可以进行场地土的划分、地基土工程特性评价等，从而为工程设计提供准确的的数据依据。
一、单孔法波速测试基本原理（1）基本规定及要求：地下介质采用水平层状地层模型：剪切波速在水平方向为均匀分布，在垂直方向随深度分布（2）测试方法本次测试采用rs-1616k(p)工程检测分析仪和井中三分量检波器。
在离钻孔2米处放置一块长方形的木板,并在其上方压以重物，并使之与地面紧密耦合。
本次工作观测方法采用地面激发井中接收方式，即在地面人工用铁锤分别侧击木板的两端，人工激发剪切波，井中接收并传输至地面仪器，采用自下而上逐点进行测量。
各项工作技术参数如下:采样长度：192ms增益：66db～90db滤波档：35hz～475hz，50hz陷波井口偏移：2.0m延迟：根据现场选定震源：敲击板二、工程实例该工程位于合肥市经开区方兴大道北侧，始信路东侧，龙幡路西侧。
我们分别对建筑场地内18#、20#、97#钻孔分别进行了剪切波速测试。
本次波速测试采用单孔法，共完成3个孔。
工程地质分层：①-1层杂填土（q4ml）：灰黄、杂色，松散～稍密，层厚1.90～2.20m。
①-2层素填土（q4ml）：灰黄色，松散～稍密，层厚0.20～2.80m。
②层粘土（q3al+pl）：灰黄色，硬塑状态，层厚2.80～5.40m。
③层粘土（q3al+pl）：灰黄、褐黄色，硬塑~坚硬状态，，厚度25.70～30.90m。
④层强风化泥质砂岩（k2z）：紫红色，密实状态，层厚9.00～11.60m。
剪切波波速测试的应用
剪切波波速测试的应用摘要：介绍了场地剪切波波速测试方法、计算原理及在地土的类型和场地类别划分和场地的卓越周期计算中的应用。
关键词：剪切波；波速测试；场地类别划分；卓越周期Abstract: this paper introduces the shear wave velocity test method and calculation principle and in the land of the type and classification of the field and ground excellence cycle in the calculation of the application.Keywords: shear wave. Wave velocity test; The classification of the field; Predominant period国家的经济建设离不开各种建筑工程建设，而我国是一个地震多发国家，在进行建筑工程的建设时，抗震设计是非常必要的工作。
场地波速测试在岩土工程勘察中有着广泛的应用，通过场地波速测试，可以对场地土的类型和场地类别进行划分、计算场地的卓越周期，为建筑工程的抗震设计提供依据。
1试验方法目前场地波速的测试方法有单孔法、跨孔法和瑞雷面波法。
目前使用的较多是单孔法，一般所说的场地波速测试方法主要是指单孔法。
单孔法在地面激振，检波器在一个垂直钻孔中接收，自上而下(或自下而上)按地层划分逐层进行检测。
现场测试常用击板法产生振源。
待钻孔完成后，试验步骤如下：⑴、平整场地，使激振板离孔口的水平距离约1.0~2.0m，上压重物约500kg 或用汽车两个前轮压在木板上，木板规格为：长约2.0~3.0m，宽约0.3m、厚约0.05m。
计时触发检波器宜埋于木板中心位置。
⑵、接通电源，在地面检查测试仪正常后，即可进行试验；⑶、把三分量检波器放入孔内预定测试点的深度，使检波器贴紧孔壁。
两个同频正弦信号的互相关函数
两个同频正弦信号的互相关函数互相关函数是在信号处理中常用的一种分析工具，可以衡量两个信号之间的相似性和相关性。
在本文中，我们将介绍两个同频正弦信号的互相关函数，并探讨其生动、全面和具有指导意义的特性。
首先，让我们考虑两个同频率的正弦信号：信号A和信号B。
这两个信号具有相同的频率，但可能存在相位差、幅度差或噪声等差异。
互相关函数通过将信号A和信号B进行卷积运算来计算它们之间的相似性。
具体而言，互相关函数对信号A进行平移，然后与信号B逐点相乘并求和。
这个过程可以简单理解为在信号B中寻找与信号A匹配的部分，并计算它们的相似程度。
互相关函数在许多领域都有广泛的应用。
在信号处理中，它常用于时序分析、滤波器设计、模式识别等方面。
例如，在音频处理中，可以使用互相关函数来检测特定频率的音频信号，从而实现语音识别、音频编码等功能。
在实际应用中，互相关函数的性质具有极大的指导意义。
首先，互相关函数具有对称性：即互相关函数的值与信号A和信号B的位置无关。
这意味着我们可以在计算互相关函数时，不必考虑信号A和信号B的先后顺序。
其次，互相关函数的峰值可以给出信号A和信号B之间的时间延迟。
当信号A和信号B高度相似时，互相关函数将产生一个明显的峰值，该峰值的位置对应于信号A和信号B之间的最佳时间延迟。
这为我们识别信号的相位差、超前或滞后提供了重要线索。
此外，互相关函数还提供了信号A和信号B的幅度差异的信息。
当信号A和信号B的幅度相等时，互相关函数的峰值将达到最大值；而当它们的幅度存在差异时，峰值将降低。
因此，互相关函数可用于测量信号之间的幅度差异，并指导我们调整信号的幅度以获得更好的匹配。
最后，互相关函数还可以检测信号中的噪声或杂散信号。
当信号A 和信号B高度相似且噪声较小时，互相关函数的峰值将更加明显，使我们能够准确地确定信号的相位和幅度。
因此，在信号处理中，我们可以利用互相关函数来滤除噪声、提取有用的信号成分，并获得更精确的结果。
面波法与单孔检层法波速测试的工程应用
面波法与单孔检层法波速测试的工程应用面波法与单孔检层法是地下工程中常用的波速测试方法。
它们可以测定工程场地地下层状情况，包括土层的物理性质和地下水位等信息。
这两种方法在不同的场合有不同的应用。
首先，面波法是一种非侵入性的测试方法，适用于大面积的场地。
它通过分析地震波在地表传播的速度和频谱，来推断地下层的波速和厚度。
具体来说，面波法通过进行雷达扫描或者摇摆台测试，获取地震波的传播速度和频谱。
在分析这些数据的过程中，可以测定不同频率下的相速度和群速度，从而得到地下层的波速和地下层的厚度。
面波法具有操作简单、高效快速、信息获取全面等优点，特别适用于大面积的土壤分层和地下水位的测定。
这项方法在基础设施建设、土壤堆体、填埋场监测等工程中得到广泛应用。
其次，单孔检层法是一种主动性的测试方法，适用于狭小的场地或者钻孔的位置。
它通过在钻孔中进行地震波的发射和接收，来测定地下层的波速和厚度。
具体来说，单孔检层法通过在钻孔中放置地震波发射器和接收器，发射地震波并记录到达接收器的时间，从而计算出地震波在地下层中的传播速度。
通过在不同深度的孔位进行测试，可以获得不同深度处的波速和地下层的厚度。
单孔检层法具有精度高、可靠性好、对场地空间限制小等特点，适用于狭小场地和深部土层的测试，如钢结构基础、大型工业设备基础的选址、桥梁桩基的设计等工程中得到广泛应用。
综上所述，面波法和单孔检层法是地下工程中常用的波速测试方法。
它们在不同的场合有不同的应用，面波法适用于大面积场地的测试，而单孔检层法适用于狭小场地或者钻孔的位置。
这两种方法在基础设施建设、土壤堆体、填埋场监测等工程中起着重要的作用，能够提供地下层状情况的详细信息，为工程的设计和施工提供参考。
互相关函数 定义
互相关函数定义
互相关函数是信号处理中一个重要的概念，用于描述两个信号之间的相似性或关联程度。
在数学上，互相关函数定义为两个信号的互相关函数为：
Rf(t)=∫−∞∞f(τ)g(t+τ)dτ\text{R}_f(t) = \int_{-
\infty}^{\infty} f(\tau) g(t + \tau) d\tauRf(t)=∫−∞∞f(τ)g(t+τ)dτ
其中f(τ)和g(t)是两个信号，Rf(t)是f(t)和g(t)的互相关函数。
这个定义表明，互相关函数衡量了两个信号在不同时间偏移下的相似性。
如果两个信号完全相同，那么它们的互相关函数将是一个常数，等于信号的幅度平方。
如果两个信号正交，那么它们的互相关函数将为零。
在实际应用中，互相关函数可用于检测信号中的周期性成分、识别信号中的特定模式、测量信号的相似性等。
例如，在通信系统中，互相关函数可用于检测信号中的干扰和噪声；在音频处理中，互相关函数可用于音乐和语音的自动识别和分类；在地震学中，互相关函数可用于检测地震信号中的周期性成分。
此外，互相关函数还有一些重要的性质，如对称性、偶函数性和非负性。
这些性质使得互相关函数成为一种非常有用的数学工具，广泛应用于各种信号处理领域。
总结来说，互相关函数是描述两个信号之间相似性的重要工具。
它可以用于检测信号中的特定模式、测量信号的相似性、识别信号中的周期性成分等。
通过深入了解互相关函数的性质和算法，我们可以更好地应用它来解决实际问题和探索未知领域。
单孔测井中的几个应用系数
完整系数（Kω）：岩体中的节理、裂隙，断层等结构面对声波传播起折射和反射作用，随着岩体中各种结构面发育程度的加剧，岩体的声速也发生显著的变小。
通过岩体平均声速（Vp石）与岩石平均声速（Vp体）之比的平方，求出完整系数（Kω），（见表4-9）用来表明岩体的完整程度：
各向异性系数（η）：由于岩体中的层理，片理等原生结构面对声波的传播起隔波或导波作用，因此，在同一岩层中，声波的传播方向与上述结构面垂直或平行，则明显地影响声波的传播速度。
同一岩层中，以平行结构方向的平均纵波速度（Vp水平）与垂直结构面方向的平均纵波速度（Vp垂直）之比作为岩体的各向异性系数（η）（见表4-10）。
风化系数（fs）：声波测井结果不仅可作地层划分的依据，有时，也可作风化带划分的手段之一。
风化作用不仅使岩石受到机械的物理碎裂，削弱结晶连结，呈细分散状态，同时，又由于水解、碳酸化和氧化等化学作用，使岩体中的原生矿物逐渐为次生矿物所代替。
因此，随着岩体风化程度的加深，声速逐渐减小，因此可用风化系数（fs）(见表4-11)来反映岩体的风化程度。
单孔检层法波速测试技术在工程勘察中的应用
单孔检层法波速测试技术在工程勘察中的应用发表时间：2009-10-16T11:03:48.140Z 来源：《赤子》第16期供稿作者：杨青[导读] 波速测试技术是地震勘探方法之一，也是地球物理勘探技术的一个重要分支，目前已广泛应用于各类工程中（新疆水利水电设计院地质研究所，新疆乌鲁木齐 830000）摘要：波速测试技术是地震勘探方法之一，也是地球物理勘探技术的一个重要分支，目前已广泛应用于各类工程中。
一般来说，波速测试可原位测定压缩波（P波）、剪切波（S波）和瑞雷面波（R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，诸如确定场地土类型、建筑场地类别；提供断层破碎带、地层厚度、固结特性和软硬程度、评价岩（土）体质量等；并可计算工程动力学参数，如动剪切模量、动弹性模量等。
介绍了单孔法波速测试方法的工作原理、现场施测技术以及数据处理和资料分析过程，说明了波速测试技术在岩土工程勘察设计中的应用和效果。
关键词：波速测试技术；单孔检层法；岩土工程勘察 1 基本原理当固体介质受到外力冲击时，介质受到应力作用而产生应变，在作用于介质的应力消失后，应变和应力失去平衡，应变就在介质中以弹性波的形式由介质中的质点依次向周围传播，这种弹性波成分比较复杂，既有面波又有体波，体波又分为压缩波（P波）和剪切波（S 波），剪切波的垂直分量叫SV波，其水平分量称Sh波。
在地层表面传播的面波可分为瑞雷波（Ray lcigh）和拉夫波（Love），各种波在介质中传播的特征和速度各不相同。
弹性波速测试方法有：面波勘探法检测地层的瑞雷波速度后，推算出地层的剪切波速度；单孔法或跨孔法可测定地层的压缩波的速度Vp和剪切波的速度Vs。
在岩土工程勘察中，通常只需测试地层的剪切波速度Vs，采用的测试方法以单孔检层法最为简单方便，下面以单孔检层法为例说明。
2 单孔检层法单孔检层法，是在一个垂直钻孔中进行波速测试的一种方法。
剪切波速检层法原理及应用
第二章 剪切波现场测试方法
剪切波的测试设备—信号接收换能器
② 杠杆式井中三分量检波器：
通过电池给电磁铁 通电吸合杠杆，将检波 器放入钻孔中，断开电 池使杠杆弹开与钻孔壁 紧密接触藕合。由于断 开电池后无法将杠杆再 次吸合，因此采用这种 检波器只能选择从钻孔 底往钻孔口测试。
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第二章 剪切波现场测试方法 剪切波的测试设备—仪器设备
Vm >500 500 > Vm > 250 250 > Vm > 140
Vm <140
对于软弱土场地，需改良处理，处理前后对场地土
层剪切波速进行测量对比，可评价改良处理的结果。
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第二章 剪切波现场测试方法
第二章 剪切波现场测试方法
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
剪切波的测试设备 剪切波的测试方法 现场测试注意事项 剪切波测试资料的整理 分析软件界面介绍
剪切波速检层法 原理及应用
整理课件
剪切波速检层法原理与应用--目录
第一章 单孔波速测试的原理及用途 第二章 剪切波现场测试方法 第三章 单孔波速测试的软件操作
整理课件
第一章 单孔波速测试的原理及用途
第一章 单孔波速测试的原理 及用途
第一节 单孔波速测试的基本原理 第二节 剪切波速结果的用途
整理课件
8、测有泥浆护壁的钻孔，最好从 孔底测起，避免因泥浆沉淀引起卡换 能器和测量深度不够情况。
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第二章 剪切波现场测试方法
现场测试注意事项
9、剪切波不能在水中传播， 但根据实测经验，在有浓泥浆护 壁的钻孔中，可以在换能器不与 钻孔壁紧密接触的情况下测得很 好的S波震相，为测量提供了方 便。另外泥浆浓可以减少塌孔的 可能性。
精确的互相关算法在超声波流速测量中的应用
整ｓ擞耪线法求量糨关菌数最大壤岽意图 Ｆｉｇ Ｓ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ０ｆ ｄｅｔｅＩｌｌｉＩＩｉｎｇ ｃｍ豳·ｃｏｒｒｅｌａｔｉ０娃
ｆｕｎｃｎ伽ｍａｘｉｍｕｍ ｂｙ“ｓｉｎｇ ｐａｒａｂｏＩａ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ４瓣譬数据与分橱
在流速为Ｏ一２５ Ｈ∥ｓ的实测值如表ｌ所示。 出表１可看出：在流速很低时误差变大，呈现较大的非 线性，其嚣爨蹩燕予滚场分穆黪改交所造成，在实际庞蠲孛 必须设修正系数。
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精确的互相关算法在超声波流速测量中的应用丰
王萍ｋ２，万柏坤１，程烽２ （１．天津大学精密仪器与光电子工程学院。天津３∞鲋２； ２．天津工业大学计算机技术与囱动化学院，天津３∞１６０）
攘要：夏程关算浚憩够篦较溱礁笼计算趱声波在滚速歪反２个方囊上的传播霹闯，进褥褥瘩时阂差，势
瑚ｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｗｈ饥ｉｔｅｒａｔｅ掣．ａｄｕａｎｙ ＧＡ的执行时间，如表１所示。
表１ ３种算法的执行时间 Ｔａｂ １ ＥｘＫｕｔｅ痂ｍ屺ｏｆ ｔｌｌｒｅｅ ａｌｇｏｒｉｔｌＩｍｓ
网络规模
异步模式同步模式
（ｍｓ）
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证明：该算法在Ｑｏｓ５个约束条件下，其同时，异步模式算法的
０引 言
超声波时差法测流速的一般方法是利用计数器谯流体
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时间差，确定流速大小。它的缺点是在尖峰干扰严重时会
产生计数错误ｕ Ｊ。
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载矮诗算采榉信号与标凌信号酶蔓摆关涵数酶方法霹
以将超声波信号从强干扰中准确地识别出来。互相关融数
最大峰值所在的位置就是信号的传输的时间，将信号在正
剪切波速检层法原理及应用共99页
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
剪切波速检层法原理及应用
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 —法律。 ——朱 尼厄斯
超声测距 互相关
超声测距互相关超声测距是一种常见的测距技术，通过发射超声波并接收其反射波来测量距离。
而在超声测距中，互相关是一种重要的信号处理方法，用于提取目标的距离信息。
本文将介绍超声测距和互相关的原理及应用。
超声测距是利用超声波在空气中传播的特性来测量距离的技术。
当发射超声波到目标物体上，超声波会被目标物体反射回来，接收器接收到反射波后，根据发射和接收的时间差来计算目标物体与传感器的距离。
这种技术在工业领域、无人驾驶和机器人等领域都有广泛的应用。
在超声测距中，互相关是一种常用的信号处理方法。
互相关是一种用来衡量两个信号相似度的方法，通过计算两个信号之间的互相关函数来确定它们之间的关系。
在超声测距中，互相关可以用来分析发射的超声波和接收的反射波之间的关系，从而提取目标物体的距离信息。
互相关的计算过程可以简单理解为将两个信号进行乘积运算，并对结果进行积分。
通过计算互相关函数的峰值位置和大小，可以得到信号之间的延迟时间，进而计算目标物体与传感器之间的距离。
互相关方法可以有效地提取出信号中的特征信息，对于复杂环境下的距离测量具有较高的准确性和可靠性。
除了在超声测距中的应用，互相关方法还广泛应用于声纳、雷达、图像处理等领域。
在声纳中，互相关可以用来分析水下目标的回波信号，实现目标检测和定位。
在雷达中，互相关可以用来处理雷达回波信号，提取目标的距离、速度等信息。
在图像处理中，互相关可以用来实现图像配准和目标跟踪等功能。
总的来说，超声测距和互相关是一对密不可分的技术，通过超声波的发射和接收来实现距离测量，并通过互相关方法来提取目标的距离信息。
这种技术在工业、军事、医疗等领域都有重要的应用，为我们的生活和工作带来了便利和效益。
希望通过本文的介绍，读者对超声测距和互相关有了更深入的了解，对其应用领域有了更多的思考和探索。
孔内剪切波速测试
孔内剪切波速测试孔内剪切波速测试是一种用于测量材料内部剪切波速的非破坏性测试方法。
它可以用于评估材料的弹性性能和结构完整性，广泛应用于土木工程、地质勘探、岩石力学等领域。
孔内剪切波速测试是通过在被测材料内部钻取孔洞，并通过特定仪器测量孔洞内剪切波的传播时间来得到材料的剪切波速。
这种测试方法的原理基于剪切波在材料内部传播的速度与材料的物理性质有关。
材料的密度、弹性模量以及孔洞的大小和形状等因素都会影响剪切波的传播速度。
在进行孔内剪切波速测试之前，需要先在被测材料内部钻取孔洞。
通常使用的钻孔工具有钻孔机、钻杆和钻头等。
选择合适的钻孔工具和参数可以确保钻孔的准确性和稳定性。
钻孔的位置和数量也需要根据具体测试要求进行确定。
完成钻孔后，需要使用专门的测试设备进行孔内剪切波速测试。
这种测试设备通常由传感器、数据采集系统和计算机分析软件组成。
传感器用于接收和记录孔内剪切波的信号，数据采集系统用于将信号转化为数字信号并传输给计算机，计算机分析软件则用于处理和分析采集到的数据。
在进行孔内剪切波速测试时，需要注意以下几点。
首先，确保测试设备的稳定性和准确性，避免因设备问题导致测试结果不准确。
其次，钻孔的位置和数量需要合理选择，以保证测试结果的可靠性。
此外，测试过程中需要注意保护测试设备和被测材料，避免二者受到损坏。
孔内剪切波速测试的结果可以用于评估被测材料的弹性性能和结构完整性。
根据测试结果，可以计算出材料的剪切模量和剪切强度等参数，进而评估材料的力学性能和工程可用性。
此外，孔内剪切波速测试还可以用于检测材料的缺陷和损伤，帮助及早发现并修复问题，提高工程的安全性和可靠性。
孔内剪切波速测试是一种重要的非破坏性测试方法，可用于评估材料的弹性性能和结构完整性。
通过钻取孔洞并测量孔洞内剪切波的传播时间，可以得到材料的剪切波速，并根据此结果评估材料的力学性能和工程可用性。
这种测试方法在土木工程、地质勘探、岩石力学等领域具有广泛的应用前景。
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摘要： 本文系统论述了单孔法剪切波速测量信号处理中的一种到时差识别方法。对带通滤波后的触 发传感器信号和探头信号进行互相关分析， 可以准确地识别 ５ 波的到时。针对实际波速测试工作中 两道水平信号到时差相差比较大、 测点的波速计算值为负数或者计算波速数值远大于或小于现场岩 样的经验实际数据等不合理因素， 编制了 相应的计算程序， 提高了波速分析的效率和精度。 关键词： 单孔法； 剪切波速； 信号处理； 带通滤波； 互相关函数
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１ 引言
剪切波速测试的技术方法和必要性在＜ 地基动力特性测试规范》 Ｇ ／ ５２９ ９） 建筑抗震设计 （ ＢＴ ６ 一 ７ 和《 ０ 规范》Ｇ ５０１ ０） 有明确规定。 （ １０１ －０１中已 ３ ２ 建筑场地覆盖层厚度和建筑场地的 类别划分， 一般也要依据场地 剪切波速的测量。场地剪切波速对地基土的动力学参数的汁 建筑地基的承载力、 算、 地层沉积年代的确定、
饱和砂 液化判 土的 别和场 地微振卓越 周期的 算都 估 有直接 或者间 意 Ｉ 接的 义〔１ ， ｚ
目 我国工程剪切波速测量方法主 前， 要有单孔法、 跨孔法和面波法，地基动力特性测试规范》 《 中对这三 种方法的技术要求都有明 确的 规定。实际 工程中， 单孔法应用最为广泛， 该方法利用水平锤击上压汽车前轮 （ 或其他重物） 木板激发剪切波， 的 木板下部铺沙垫平， 以保证与地面紧密接触。木板下面埋置触发传感器，
万方数据
ｚ期
侯兴民等： 互相关函数在单孔法剪切波速测量中的应用
电 频率带来的干扰比 较大， 主要为５Ｈ 的倍频， ０ ｚ 包括６２Ｈ ， ．Ｈ ， Ｈ ， Ｈ ， ０ ｚ ５Ｈ 等。图３ ．５ ｚ１ ５ ｚ ５ ｚ ０ ｚ１ Ｈ ， ０ ｚ ２ ２ ５ ５ ２ 是 比 较典型的深层侧点探头信号幅值谱图 对多组深层测点记录分析的结果表明， 线， 探头记录信号的主 要频率
文章编号： ０－ ０（ ０） － ９。 １ ０ ３１孔法剪切波速测量中的应用
侯兴民 ， 薄景山’ 杨学山 ， ’， ２ ， ‘ 刘德东
（． 地震局工程力学研究所， Ｉ中国 黑龙江 哈尔滨 １０８； 哈尔滨工业大学， ５００２ ． 黑龙江 哈尔滨 １ ００ ５ ９） ０
Ｉ ． ｎｌ
ｌ ． 旧
图３ 探头水平记录的傅里叶幅值谱
３ 带通滤波
通过以上探头信号、 触发传感器信号的频谱分析， 以及对探头信号背景噪声的频谱分析， 如果将探头记 录信号进行带通滤波， 将有效地消除场地环境振动及交流电带来的低频和高频干扰。为此， 将图１ 所示的探 头水平记录进行带通滤波， 滤波以 后的图线与原记录时程的比 较见图４ 可以看出， 。 原记录包含了明显的直
速实 最大 量深 测， 测 度达到８ｍ最浅的４ｍ每个 ４， ６ ， 钻孔都穿透了 地覆 ［。 场 盖层［ 最深的 孔为医 ４ ］ 钻 大二院 站，
记录的波形仍比 较清晰。采用锤击木板激发剪切波方式， 估计可以检测的最大深度当在 ｌ ｍ以上， ｏ ｏ 这与传 统观念认为单孔法测量深度在５ｍ左右差别是比 ０ 较大的。 剪切波速测试中， 决定波速测量精度的 关键在于判断Ｓ 波到达的 初至时刻。实际测量中， 往往存在各种 各样的干扰， 环境振动， 交流电的干扰信号， 都使得初至时刻难以 判别， 这是长期以来困扰从事波速检测技术 人员的难点， 也是最为费时费力的工作。《 地基动力特性测试规范》 规定采用测点深度为纵坐标， 时间为横 坐标绘制时距曲线， 而且规定条件许可， 在测试报告中应附实测时距曲线图。利用土层性状相同， 相应点波
转的 点， 特 确定剪切 初至， 波的 初至时刻与触 传感器 发 信号的 起点的 就是激发 差， 剪切波的 旅行时间川。
２０ 年９ 月 一 ０ 我们采用中国地震局工程力学研究所振动仪器室研制生产的ＪＴ ０３ １ 月， Ｂ 型三分量井下测 试探头、 Ｃ 型触发传感器和８１ Ｊ ｌ Ｂ ９ 型放大器， 对哈尔滨市轨道交通一期工程沿线的 １ 个钻孔进行了剪切波 ６
形 相似的 应当 原理进 位对比 行相 和相位追踪， 这样将有助于提高初至时刻的 分辨精度［。 ［ 但是， ３ １ 采用这样
的方法效率很低， 而且很多情况下是参照钻孔取样的 岩性密实程度和上个测点的到时差， 帮助确定处理记录 的初至时刻， 尤其对深层测点， 各种干扰和噪声信号增大以后， 采用传统的反向特性方法已经无法判断 ５ 波
Ｉｄ ｔ ｉ ｐｐ ． ａ ｉ ｌ ｉａ ｕ ｔｙ ｅ ｉ ｄ ｃ ｃｌｉ ｔ ｓｎｌ ｃ ｒａｏ ｆ ｃｏ ｂｔ ｅ ｎ ｉ ｈ ｓ ａｅ Ｔ ｅ ｖ ｔ ｅ ｃ ｒｅ ｄｔｍｎ ｂ ａ ｕ ｔｇ ｉ ａ ＇ ｒ ｌｉ ｕ ｔｎ ｗ ｎ ｎ ｒ ｈ ｒ ａ ｉ ｓ ａ ｌ ｅ ｒ ｅ ｙ ａｎ ｈ ｇ ｓ ｏｅ ｔｎ ｉ ｅ ｅ ｒ ｍ ｃ ｌ ｅ ｎ
基本在 ２ ＳＨ 之间。 ０一 Ｏ ：
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图２ 触发传感器时程记录的傅里叶幅值潜
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图１ 医大二院８ｍ实测记录曲线 ３
对触发传感器的时程记录进行傅里叶变换， 得到其傅里叶谱的幅 值谱如图２ 所示。由 可以 图２ 看出， 由 于水平敲击木板要求时间 打击脆， 触发记录的 短， 所以 频带很宽， 主要频率成分集中 在０ ３ Ｈ 之间。 一０ ｚ ０ ２ 井下探头的频谱分析 ． ２ 图３ ４ 所示为８ｍ井下探头两个水平分量记录信号（ 下两个通道） 傅里叶幅值谱。可以看出， 图１ 的 交流
初至。 本文将基于哈尔滨地区近 ２ 个钻孔和５０多个测点的实际记录， ０ ０ 给出一种波速记录的Ｓ 波到时判别方
法。 该方法为采用计算机处理波速测量记录提供了 一种实现途径， 大大提高了 工作效率， 消除了波速计算过 程中 人为因素影响， 提高了 识别精度。
２ 记录信号的频谱分析
２１ 触发信号的频谱分析 ． 图１ 所示为哈尔滨市轨道交通一期工程场地地震安全性评价哈医大二院站钻孔 ８ｍ测点的一次敲击 ３
中图分类号 ：３５６ ；３５９６ Ｐ １．１１ １．１ ＇ 文献标识码 ； Ａ
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的触发信一和三分量探头两个水平方向传感器的时程记录曲 测试的 号 线， 采样频率为４９０ ０６ 图１ 上面的信号为触发传感器记录， 下面的两道信号为井下探头两个水平方向传感器记录的波形。
３０ ０ ０
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２Ｈ ｂ Ｉ ｔ ｔ成 ｒ ｈｏ ｇ，ｎ ｉ １ ００Ｃ ｉ ） ０９ ， ａ ． ｉ ｎ ｉ ｅ ｅ ｎｌ ｙＨｒｎ ｗ ｎ ｔ ｓ ｕ ｃ ｏ ｂ ５ ｈ ｎ
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收稿 日 ２０ 一 １ ； 修订日 ２０ － ４ 期： ３ １ － ４ ０ ２ 期： ４ － ２ ０ ０ ０