土动力学测试
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• 当v=0.25时，瑞利波辐射振源的能量占
67％，绝大部分是在深度为一个瑞利波 长的土层内传播的。因此，可以用表面 波速法试验确定剪切波波速。
• 稳态激振 • 瞬态激振
稳态激振
根据激振频率f和实测波长R，按下 式计算R波波速vR
瞬态激振（SASW法）
利用一次地面冲击下两检波器的
多频信号进行频谱分析(简称SASW— spectral Analysis of Surface Wave),确定 相位差与频率的关系，由此得R波弥散曲 线。
衰减特性测试 在距振源不同距离r处振幅的变化
Ar A0
1 ear r
Ar－距离振源r处的振幅 A0－谐振振源处的振幅 a－衰减系数
1 －波动能量逸散的阻尼， ear 材料阻尼
r
设距离振源r1和r2两个测点的振幅分 别为A1和A2，得到这两点的振幅比为：
A2 A1
r e 1 a(r 2r1) r2
(1)波速试验； (2)地脉动试验； (3)激振法试验； (4)循环荷载板试验； (5)静力触探试验； (6)标准贯入试验； (7)动力旁压试验； (8)原型观测； (9)振动衰减试验;
试验方法 弹性模量 剪切模量
折射法
阻尼比
衰减系数
液化剪应 力
反射法
表面波速
法
钻孔波速
法
动力旁压
试验
标准贯入
试验
(3)以深度z为纵坐标，以校正后的时间t为 横坐标，绘制时距曲线图。
(4)结合实际地层变化并根据时距曲线上具 有不同斜率段划分波速层。每一折线段 斜率的倒数即为此段所在区间地层的波 速。
第一层波速 第i层波速：
得到如下波速计算公式： 当d较小而测点较深时，
折射法试验
在地下传播的弹性波达到两层性质 和密度不同土层的界面时，就要发生折 射和反射，设弹性波在这两土层中传播 的速度分别为v1和v2，在界面的入射角与 反射角为1，折射角为 2，入射角与折 射角之间关系为
• 由上式绘制z—t关系曲线(称垂直时距曲 线)。时距曲线上一点的切线在t轴的斜率 (dz／dt)就是相应深度地层的波速。
(1)由水平、垂直检波器的记录，分别得到 S波、P波从振源到每一测试深度的时间 to(s)、to(p)。
(2)按上式对每一深度测得时间作斜距校正， 将to(s)、to(p)依次替代式中to；
用锤击地面产生多种频率成分组成 的瑞利波向四周传播，在振源附近设置 两个拾振器得到相频曲线，得到这两个 测点在各种频率成分时的相位差
设任一频率f时两点之的相位差为，
两点之间瑞利波传播的时间为：
t / 2 f
地面上两点的距离为r2－r1，可以得 到相速度和相应的波长。
vr
r2
r1 t
Lr vr / f
A2 r1 ea(r 2r1) A1 r2 a ln[ A1r1 / A 2 r2 ]
r2 r1
工程上常用阻尼比D表示材料阻尼，与衰 减系数的关系为：
D av
2 f
D ln[ A1r1 / A2r2 ]
2 ft
t为波在测点间传播的时间
下孔法
每层土设两个以上测点
数据处理 方法1： 将波传播历时t0换算成垂直下行至测点的 历时t，
当折射角 2 ＝90‘时，折射线与界面 平行，这时的入射角1称为临界入射角
反射法试验
反射法试验是用弹性波反射的原理， 在地面上设振源，在距振源不同的距离 处设拾振器，测反射波到达的时间，推 算波速。反射法能用于土层厚度大于 100m的勘查。
t 1 x2 4z2 v
折射波法和反射波法成果应用
• 三个钻孔布置在一条直线上； • 钻孔间距：土层3-5米，岩石8-10m； • 钻孔直径：保证振源和检波器在孔中顺
利上下移动；
• 钻孔深度：>10m； • 按振源不同，有两种测试方法：采用剪
切波锤的测试方法，采用标贯的测试方 法。
数据处理
跨孔法一般按下列步骤计算波速值：
(1)利用竖向传感器的波形记录，确定在每一测试 深度S波到达每个接收孔的初至时间ts1、ts2。 (2)利用水平传感器的波形记录，确定在每一测试
深度P波到达每个接收孔的初至时间tp1、tp2。 (3)按测斜资料，计算由振源到每个接收孔的距离 S1、S2及差值S=S2－S1。 (4)按下列公式计算在每一测试深度的S波及P波
速度值
跨孔法可量测小应变时波的衰减。 在距振源不同距离r处振幅的变化：
Ar
A0
1 ear r
a－衰减系数；
设距离振源r1和r2两个测点的振幅 分别为A1和A2，得到这两点的振幅比为：
3.3.1 波速法
• 波速试验一般包括钻孔波速法、表面波
法；
• 测定地基中P波(压缩波)、S波(剪切波)和
R波(瑞利波)的速度；
作用:(1)可计算地基在小应变幅时的动弹性模量 正、动剪切模量G、动泊松比，，并由振动系 统可求得刚度K和阻尼比D；
(2)可进行场地土类型划分、土层的地震反应分析、 地基固有周期的计算、饱和土层液化势的评价；
a ln[ A1
r1
/
A 2
r2 ]
r2 r1
3.3.2 动力旁压试验
• 计算地基刚度和阻尼比
划分场地土类型
计算场地卓越周期T
表面波速法
瑞利波：表面波，瑞利波从表面的振源向
四周传播，引起地面上竖直的和水平的两
种质点运动，但在地面以下很快消逝。瑞
利波波速vr
vr ＝k vs
• K值与泊松比有关，
v=0.25,k=0.919;v=0.3,k=0.928;
v=0.40, k=0.942;v=0.5,k=0.955;
3.3 原位动力测试
按其使用目的可分为三类： (1)土的动力参数测定，例如小应变幅下土的弹 性参数及土体中波的传播速度等； (2)土体的动力反应试验，例如振动衰减试验等； (3)土体结构受振条件下的原型观测，例如各种 动力作用下土体振动性状的实际观测等。
Fra Baidu bibliotek
• 按其测试条件又可分为三类。 (1)原位试验； (2)现场模拟试验； (3)原型观测。
(3)在地基勘察中，配合其它测试方法综合评价场 地土层物理学参数；
(4)在工程检测中，评价地基基础加固效果和工程 质量；
(5)解决基岩起伏、松散覆盖土层厚度以及查明断 裂构造带位置等。
• 钻孔法包括上孔法、下孔法和跨孔法。
• 表面波法、折射法和反射法统称为表面 法
跨孔法 跨孔法主要测定地层中传播的S波。
67％，绝大部分是在深度为一个瑞利波 长的土层内传播的。因此，可以用表面 波速法试验确定剪切波波速。
• 稳态激振 • 瞬态激振
稳态激振
根据激振频率f和实测波长R，按下 式计算R波波速vR
瞬态激振（SASW法）
利用一次地面冲击下两检波器的
多频信号进行频谱分析(简称SASW— spectral Analysis of Surface Wave),确定 相位差与频率的关系，由此得R波弥散曲 线。
衰减特性测试 在距振源不同距离r处振幅的变化
Ar A0
1 ear r
Ar－距离振源r处的振幅 A0－谐振振源处的振幅 a－衰减系数
1 －波动能量逸散的阻尼， ear 材料阻尼
r
设距离振源r1和r2两个测点的振幅分 别为A1和A2，得到这两点的振幅比为：
A2 A1
r e 1 a(r 2r1) r2
(1)波速试验； (2)地脉动试验； (3)激振法试验； (4)循环荷载板试验； (5)静力触探试验； (6)标准贯入试验； (7)动力旁压试验； (8)原型观测； (9)振动衰减试验;
试验方法 弹性模量 剪切模量
折射法
阻尼比
衰减系数
液化剪应 力
反射法
表面波速
法
钻孔波速
法
动力旁压
试验
标准贯入
试验
(3)以深度z为纵坐标，以校正后的时间t为 横坐标，绘制时距曲线图。
(4)结合实际地层变化并根据时距曲线上具 有不同斜率段划分波速层。每一折线段 斜率的倒数即为此段所在区间地层的波 速。
第一层波速 第i层波速：
得到如下波速计算公式： 当d较小而测点较深时，
折射法试验
在地下传播的弹性波达到两层性质 和密度不同土层的界面时，就要发生折 射和反射，设弹性波在这两土层中传播 的速度分别为v1和v2，在界面的入射角与 反射角为1，折射角为 2，入射角与折 射角之间关系为
• 由上式绘制z—t关系曲线(称垂直时距曲 线)。时距曲线上一点的切线在t轴的斜率 (dz／dt)就是相应深度地层的波速。
(1)由水平、垂直检波器的记录，分别得到 S波、P波从振源到每一测试深度的时间 to(s)、to(p)。
(2)按上式对每一深度测得时间作斜距校正， 将to(s)、to(p)依次替代式中to；
用锤击地面产生多种频率成分组成 的瑞利波向四周传播，在振源附近设置 两个拾振器得到相频曲线，得到这两个 测点在各种频率成分时的相位差
设任一频率f时两点之的相位差为，
两点之间瑞利波传播的时间为：
t / 2 f
地面上两点的距离为r2－r1，可以得 到相速度和相应的波长。
vr
r2
r1 t
Lr vr / f
A2 r1 ea(r 2r1) A1 r2 a ln[ A1r1 / A 2 r2 ]
r2 r1
工程上常用阻尼比D表示材料阻尼，与衰 减系数的关系为：
D av
2 f
D ln[ A1r1 / A2r2 ]
2 ft
t为波在测点间传播的时间
下孔法
每层土设两个以上测点
数据处理 方法1： 将波传播历时t0换算成垂直下行至测点的 历时t，
当折射角 2 ＝90‘时，折射线与界面 平行，这时的入射角1称为临界入射角
反射法试验
反射法试验是用弹性波反射的原理， 在地面上设振源，在距振源不同的距离 处设拾振器，测反射波到达的时间，推 算波速。反射法能用于土层厚度大于 100m的勘查。
t 1 x2 4z2 v
折射波法和反射波法成果应用
• 三个钻孔布置在一条直线上； • 钻孔间距：土层3-5米，岩石8-10m； • 钻孔直径：保证振源和检波器在孔中顺
利上下移动；
• 钻孔深度：>10m； • 按振源不同，有两种测试方法：采用剪
切波锤的测试方法，采用标贯的测试方 法。
数据处理
跨孔法一般按下列步骤计算波速值：
(1)利用竖向传感器的波形记录，确定在每一测试 深度S波到达每个接收孔的初至时间ts1、ts2。 (2)利用水平传感器的波形记录，确定在每一测试
深度P波到达每个接收孔的初至时间tp1、tp2。 (3)按测斜资料，计算由振源到每个接收孔的距离 S1、S2及差值S=S2－S1。 (4)按下列公式计算在每一测试深度的S波及P波
速度值
跨孔法可量测小应变时波的衰减。 在距振源不同距离r处振幅的变化：
Ar
A0
1 ear r
a－衰减系数；
设距离振源r1和r2两个测点的振幅 分别为A1和A2，得到这两点的振幅比为：
3.3.1 波速法
• 波速试验一般包括钻孔波速法、表面波
法；
• 测定地基中P波(压缩波)、S波(剪切波)和
R波(瑞利波)的速度；
作用:(1)可计算地基在小应变幅时的动弹性模量 正、动剪切模量G、动泊松比，，并由振动系 统可求得刚度K和阻尼比D；
(2)可进行场地土类型划分、土层的地震反应分析、 地基固有周期的计算、饱和土层液化势的评价；
a ln[ A1
r1
/
A 2
r2 ]
r2 r1
3.3.2 动力旁压试验
• 计算地基刚度和阻尼比
划分场地土类型
计算场地卓越周期T
表面波速法
瑞利波：表面波，瑞利波从表面的振源向
四周传播，引起地面上竖直的和水平的两
种质点运动，但在地面以下很快消逝。瑞
利波波速vr
vr ＝k vs
• K值与泊松比有关，
v=0.25,k=0.919;v=0.3,k=0.928;
v=0.40, k=0.942;v=0.5,k=0.955;
3.3 原位动力测试
按其使用目的可分为三类： (1)土的动力参数测定，例如小应变幅下土的弹 性参数及土体中波的传播速度等； (2)土体的动力反应试验，例如振动衰减试验等； (3)土体结构受振条件下的原型观测，例如各种 动力作用下土体振动性状的实际观测等。
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• 按其测试条件又可分为三类。 (1)原位试验； (2)现场模拟试验； (3)原型观测。
(3)在地基勘察中，配合其它测试方法综合评价场 地土层物理学参数；
(4)在工程检测中，评价地基基础加固效果和工程 质量；
(5)解决基岩起伏、松散覆盖土层厚度以及查明断 裂构造带位置等。
• 钻孔法包括上孔法、下孔法和跨孔法。
• 表面波法、折射法和反射法统称为表面 法
跨孔法 跨孔法主要测定地层中传播的S波。