剪切波测试成果分析与应用第一期
剪切波波速测试在地基加固效果评价中的应用
2021年0引言软土作为一种特殊性的岩土体，在天然状态下，具有高含水量、高液塑限、高孔隙比、高灵敏度、高压缩性和低抗剪强度等特点，在受到外荷载作用下，产生侧向挤出、大变形、剪切位移、流塑滑塌等，不能直接作为地基基础，需采取各种加固措施提高其力学和形变特性，如采用高压旋喷桩、三轴搅拌桩、CFG桩等[1-2]。
因此，对软土地基加固效果的评价成为工程建设中重要工作内容[3]。
目前，在我国现行的国家规范中，对软土地基加固前后的效果评价手段主要为原位测试技术方法，如载荷试验、标准贯入试验、静力触探试验、十字板剪切试验和波速试验等[4]。
大量的研究表明[5-8]，波速试验具有测试精度高、大面积测试、测试点密集、费用低、测试高效等优点，在地基加固检测与评价中具有明显优势。
欧阳锋等[9]结合路基沉降实例，采用瑞利面波方法对注浆效果进行检测；戴天等[10]采用瑞利波方法反演剪切波波速对强夯、柱锤冲扩桩、挤密砂桩的加固效果进行比较；岳向红等[11]人通过综合原位测试方法在厦门环东海域填海造地软土加固中的应用，对比了瑞利面波与标准贯入试验和重型动力触探试验的检测效果。
由此可知，目前对波速测试的研究主要集中在瑞利面波的方法上，而对于剪切波速方法的研究较少。
瑞利面波的传播特性表明其只在地表岩土-空气界面中传播，传播深度较浅，其次，采集的瑞利面波数据最终还是要采用反演的方式计算成剪切波波速。
采用剪切波测试技术可以直接对深层加固体的剪切波速度进行测试及避免了由于换算带来的各种精度问题。
1剪切波波速评价地基加固效果的基本原理及方法1.1剪切波波速评价地基加固效果的基本原理在表征土体力学和变形特征的参数中，压缩模量E s是最为重要的参数之一，在工程设计和计算模拟时，是不可或缺的输入参数。
因此，采用剪切波波速评价加固前后土体的力学和形变性能，最终是通过剪切波波速计算为压缩模量E s进行定量分析。
地震波在岩土体中传播时，主要分为两种波：沿着地表与空气界面中传播的面波，沿着地质体内部传播的体波。
剪切波速在各类工程项目场地类别划分中的应用
剪切波速在各类工程项目场地类别划分中的应用摘要：本文简要介绍了XG-I型悬挂式波速测井仪的测试原理及方法，以及通过对比剪切波速成果在建筑、公路及铁路工程项目场地类别划分中的应用实例，分析剪切波速在不同的工程项目场地类别划分上的异同。
关键词：剪切波速场地类别应用异同0引言根据《浙江省防震减灾条例》(2021年3月26日修正)的有关规定，重大建设工程和可能发生严重次生灾害的建设工程应当进行地震安全性评价，其中包括高度超过一百米的建筑工程，特大桥梁，长度大于一千米的隧道，城市轨道交通工程，三级以上医院的门诊楼、病房楼等等。
依据国家标准《工程场地地震安全性评价》(GB 17741—2005)技术规范要求，需要开展工程场地地震工程地质条件勘测工作，包括进行钻孔分层岩土剪切波速的原位测试，并给出场地钻孔剖面岩土分层剪切波速随深度的变化情况和各钻探孔处的场地类别划分，以获取实际场地条件与环境下的土层剪切波速资料，确保场地地震反应计算中所建立的场地力学模型的合理性。
剪切波速测试，可以采用的方法有单孔法、跨孔法和面波法，而实际工程中最常用的方法是单孔检层法，比较常用的测试仪器为XG-I型悬挂式波速测井仪。
然而同样的剪切波速测试成果，对于在不同的工程项目中，所划分的场地类别也不一样，这时我们需要依据不同工程的抗震设计规范去进行场地类别划分。
本文简要介绍XG-I型悬挂式波速测井仪的测试原理及方法，剪切波速成果在不同工程项目场地类别划分中的应用实例，从而找出不同的工程项目在场地类别划分上的异同。
1XG-I型悬挂式波速测井仪的测试原理及方法1.1 仪器介绍XG-I悬挂式波速测井仪由廊坊开发区大地工程检测技术开发有限公司研发与生产。
该仪器是自动化程度较高的剪切波速测试设备，主要由主机、井中悬挂式探头及连接电缆等组成（见图1）。
井中悬挂式探头，主要由全密封（防水）电磁式激振源、两个独立的全密封检波器及高强度连接软管等组成。
图1 XG-Ⅰ型波速测井仪系统仪器主要技术指标如下：通道数：1至3道可选；采样间隔：0.02ms-4ms可选；采样点数：512－4096可选；各道时间一致性：≤0.1ms；各道振幅一致性：<3%；频率范围：5-1000Hz；前放增益：18-60dB可选；A/D转换精度：14位；输入阻抗：≤10kΩ；触发方式：脉冲、通断；延时：0-8000ms可选。
实时剪切波弹性成像在甲状腺实性结节良恶性鉴别中的临床应用
实时剪切波弹性成像在甲状腺实性结节良恶性鉴别中的临床应用目的：探讨分析实时剪切波弹性成像在甲状腺实性结节良恶性鉴别中的临床应用效果。
方法：选取本院收治的57例甲状腺实性结节患者作为研究对象，对所有患者采用实时剪切波弹性成像技术进行检查，测量统计良恶性甲状腺结节的杨氏模量值，并与病理检查结果对比，通过绘制ROC曲线图获得区分甲状腺结节良恶性的杨氏模量值的最佳临界值。
结果：经检测，57例患者共有74个甲状腺实性结节，其中54个为良性结节，20个为恶性结节。
良性结节的杨氏模量平均值为（25.17±6.63）kPa，恶性结节的杨氏模量平均值为（48.05±17.32）kPa，明显高于良性结节，比较差异有统计学意义（P＜0.05）。
通过ROC曲线分析，发现区分甲状腺结节良恶性的杨氏模量最合适临界点为29 kPa，此时ROC曲线下面积为0.913，测量的敏感性、特异性以及准确性分别为91.5%、83.4%、86.2%。
结论：应用实时剪切波弹性成像技术能通过测量结节的弹性模量值对甲状腺结节的硬度进行定量分析，从而为鉴别良恶性结节提供新的诊断依据。
甲狀腺结节是指甲状腺内能随着吞咽动作上下移动的肿块，是临床常见的甲状腺疾病[1]。
甲甲状腺退行性变、炎症、新生物和自身免疫等诸多因素都可能引发甲状腺结节。
甲状腺结节包括良性结节和恶性结节，临床研究发现，结节肿块的恶性风险程度与其硬度大小有着密切关系[2-3]，超声检查是目前临床鉴别诊断甲状腺结节的常用方法。
常规的超声检查可以通过对结节的不同颜色显像进行硬度评级，间接反映肿块组织的相对硬度，但是由于其属于半定量测量法，检查的特异性以及敏感性不高，诊断甲状腺实性结节良恶性时存在一定的局限性[4-5]。
随着超声检查技术的不断发展，实时超声弹性成像技术也在临床上得了广泛应用，对于甲状腺结节的诊断提供了较大的帮助，而实时剪切波弹性成像技术（SWE）具有定量分析的功能，它能在静态弹性成像的基础上获得结节的弹性模量的数值，从而为鉴别良恶性结节提供依据[6-7]。
剪切波报告汇总
道真自治县道真中学第二食堂单孔法Ps波速度检层测试报告工程名称：道真自治县道真中学第二食堂测试地点：工地现场测试日期：2016年9月勘察单位：贵州鼎盛岩土工程有限公司证书等级：工程勘察专业类甲级证书编号：B152004778-6/4提交日期： 2016年9月道真自治县道真中学第二食堂单孔法Ps波速度检层测试报告项目负责：陈简报告编写：罗仿超审核：姚本焱审定：曾昭涤总工程师：秦启明总经理：袁万骅勘察单位：贵州鼎盛岩土工程有限公司证书等级：工程勘察专业类甲级证书编号：B152004778-6/4提交日期： 2016年9月目录一、工程概况二、场地工程地质简况及测试条件1、场地工程地质简况2、场地岩土体的微振动、Vs波特征及测试条件三、仪器选用及测试方法（一）仪器选用（二）测试方法四、测试分析结果1、动弹性参数的计算2、土层等效剪切波（Vse）的计算3、场地类别划分4、测试分析结果五、结论附件1、单孔波速测试测点原始数据表2、单孔波速测试测点计算数据表3、单孔波速测试分层结果数据表一、工程概况拟建道真自治县道真中学第二食堂位于道真县城，交通便利，地理位置优越。
受打钻自治县道真中学的委托，我公司测试人员于2016年8月对该场地具有代表性的2个勘探钻孔进行了Ps波测试（测试位置见钻孔平面布置图），其主要目的为：1、测试纵、横波在钻孔土体的传播速度；2、利用Vs、Vp值计算场地土体的小应变条件下的动弹参数，以供设计参考；3、利用场地剪切波（Vs波）的等效波速值（Vse），对场地土的类型进行划分，进而对场地类别进行划分：测试过程及资料处理的技术依据为：《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）2009年版；《工程岩体试验方法标准》（GB／T50266-99）；《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）；《地基动力特性测试规范》（GB/T50269-97）；《水电水利工程物探规程》（DL/T5010-2005）；《水利水电工程物探规程》（SL/326-2005）等。
五、剪切波速试验
)21)(1()1(ννρν-+-=E v P )21)(1(νννλ-+=E )1(2ν+=E M 五、剪切波速试验1. 试验的目的及意义（1）划分场地类型 （2）计算场地基本周期（3）提供地震反应分析所需的地基土动力参数 （4）判别地基土液化可能性 （5）评价地基处理效果2. 试验的适用范围波速测试适用于测定各类岩土体的压缩波、剪切波或瑞利波的波速，可根据任务要求，采用单孔法、跨孔法或面波法。
利用铁球水平撞击木板，使板与地面之间发生运动，产生丰富的剪切波，从而在钻孔内不同高度处分别接收通过土层向下传播的剪切波。
因为这种竖向传播的路径接近于天然地层由基岩竖直向上传播的情况，因此对地层反应分析较为有用。
3. 试验的基本原理弹性波速法以弹性理论为依据，通过对岩土体中弹性波（速度、振幅、频率等）的测量，提出岩土体的动力参数并评价岩土体的工程性质。
一般而言，介质的质量密度越高、结构越均匀、弹性模量越大，则弹性波在该介质中的传播速度也越高，同时我们又知道该介质的力学特性也越好。
故弹性波的传播速度在通常的情况下能反映材料的力学和工程性质。
根据弹性理论，当介质受到动荷载的作用时将引起介质的动应变，并以纵波、横波和面波等形式从振源向外传播。
当动应力不超过介质的弹性界限时所产生的波称为弹性波。
岩土体在一定条件下可视为弹性体，依据牛顿定律可导出弹性波在无限均质体中的运动方程。
相应的波速为：引入拉梅常数λ、M ，上式简化为)1(2νρ+=E v s ρλMv P 2+=ρMv s =4.试验仪器及制样工具（1）震源剪切波震源，要求具有偏振性，能产生优势SH波，并具有可反复性、重复性好和产生足够能量的震源。
目前，我国常用的有击板法，其他如弹簧激振法和定向爆破法少见，只有在要求测地层很深时才用。
（2）三分量检波器三分量检波器，如图所示，由三个相互垂直的检波器组成。
检波器自振频率一般为10Hz 贺8Hz，频率响应可达几百赫兹。
波速测试及其在建设工程抗震设计中的应用
波速测试及其在建设工程抗震设计中的应用发布时间：2022-11-11T03:37:35.493Z 来源：《新型城镇化》2022年21期作者：张胜龙[导读] 其成果资料可以用于划分建筑场地土类别、场地类别、判别砂土液化等，并以此作为抗震设计的依据之一。
夏津县住房和城乡建设局山东省德州 253200摘要：波速测试是岩土工程勘察中常用的原位测试方法，它具有工作效率高、资料处理快速，成本较低的特点。
本文简述波速测试工作原理、现场工作要求及数据分析处理等，并结合抗震设计规范阐述如何利用波速测试成果划分场地类别、抗震地段，确定设计特征周期、调整抗震设防烈度等。
关键词：波速测试；场地类别；抗震设计随着人们生活水平的提高，开始追求高舒适度的现代化居室，出于对建筑物的安全考虑，其抗震设计越来越受到重视。
因此，在工程建设中都离不开地震效应评价。
波速测试是目前进行场地地震效应评价中最常采用的技术之一，其成果资料可以用于划分建筑场地土类别、场地类别、判别砂土液化等，并以此作为抗震设计的依据之一。
1波速测试的基本原理波速测试是在地表采用脉冲源激震，产生瑞雷面波，瑞雷面波是有P波和SV型非均匀平面波叠加而成，它们在岩土介质中的传播特征和速度各不相同，直达P波传播速度最快，直达S波次之。
根据它们传播速度的差异，通过在钻孔中安置的三分量检波器，接收它们到达的时间、波形等特征，再根据传播距离和直达波（P波、S波）的初至时间计算出P波、S波在地下介质中的传播速度，一般S波更能代表岩土的物理性质，这是波速测试的主要原理。
2波速测试的现场工作方法采用锤击上压重物的木板为震源激发S波，木板长轴向线对准测试孔中心，竖直锤击水平放置在地表的木板为震源激发P波，孔心与木板间距根据规范确定为1～2m，三分量检波器设置在测试孔内，自下而上每间隔一米观测一次，地层界面加密观测。
观测时采用充气气囊挤压方式贴壁。
采样间隔0.25ms。
3方法介绍波速测试是岩土工程勘察的一种原位测试方法，用于测定场地内各类岩土层的压缩波、剪切波的波速值，测试方法分为单孔法、跨孔法或面波法。
地震剪切波速度测试在岩土工程勘察中的应用探讨
管理及其他M anagement and other 地震剪切波速度测试在岩土工程勘察中的应用探讨蔡锦帅摘要：文章围绕地震剪切波速度测试在岩土工程勘察领域中的具体应用问题进行分析，在对地震剪切波速度测试方法进行初步分析的基础之上，概述了本方法的测试原理，然后结合以某建筑项目岩土工程勘察为研究对象，在受地震剪切波速度测试方法影响的情况下，了解剪切波与初至时间、土层埋设深度、传播速度等参数之间存在的相关性关系，形成如下结论：①三分量检波器在应用于地震剪切波检测过程中可获得完整波形，确保初至时间满足传播能量需求，剪切波波形质量良好；②随着测试深度的增加，人工震源相对于三分量检波器距离有一定升高趋势，初至时间增加意味着相对于地层而言，剪切波速度持续增加；③对岩土工程勘察区域内所布设15个钻孔进行地震剪切波速度测试，研究测定成果并对场地类别进行合理划分，结果显示各个场区所布设钻孔对应等效剪切波速度无明显差异。
计算深度20.0m内场地均可划分为Ⅱ类场地。
关键词：岩土工程；勘察；地震剪切波速度测试；应用从岩土工程勘察领域上来说，测试土体地震剪切波速度能够对场地类别划分起到重要参考价值，同时还在确定地震反应以及对土层动态剪切模量进行定量计算的过程中发挥重要价值。
目前技术条件支持下，对地震剪切波的测试以原位波速测试方法为主。
但受天然土层地震剪切波速度受自然成因、结构属性以及埋深等因素的影响，造成所反映土层属性具有典型的物理力学属性。
目前研究领域较少涉及到对地地震剪切波速度与土层埋设深度相关性关系的研究，为此，以下尝试在对地震剪切波速度测试进行分析的基础之上，结合工程实际情况，在分析土层埋设深度与初至时间相关性关系的同时，将地震剪切波速度测试结果应用于对场地类别的划分中，希望能够引起业内人士的关注与重视。
1 地震剪切波速度测试方法（1）检层法波速测试。
本方法是在岩土工程勘察领域中基于钻孔对岩土层波速进行测量的常用方法，在高层建筑岩土工程勘察领域中得到广泛应用。
超声剪切波弹性成像关键技术及应用中国科学院深圳先进技术研究院
超声剪切波弹性成像关键技术及应用二、推荐单位意见医学超声既是临床疾病诊断的重要手段，也是医疗影像设备产业中的主要支柱。
该项目针对肝硬化和乳腺癌早期无创诊断的重大需求和技术瓶颈，发明了基于超声波力学效应的超声剪切波弹性成像技术，实现了剪切波弹性成像理论创新、技术突破和仪器研制。
核心技术与器件经过临床测试和转化，形成了具有自主知识产权的专用超声弹性成像以及融合弹性成像的高端超声影像产品，广泛用于临床诊断，取得了突出的经济效益和社会效益。
该项目受到专家和行业的高度评价，是源于基础、技术创新开发和产业转化的链条式重大创新成果。
该项目曾获得2015年度“广东省科学技术奖技术发明一等奖”和“中国科学院科技促进发展奖”。
中国科学院决定推荐该项目申报2017年度国家技术发明奖。
推荐该项目为国家技术发明奖二等奖。
项目属生物医学工程学领域。
肝脏和乳腺疾病是危害数以亿计国民健康的重大公共卫生问题，尤其是肝硬化和乳腺癌会引起很高致死率，早期诊断是提高治愈率和改善预后的关键。
医学超声是肝脏和乳腺重大疾病早期影像筛查的首选方法，但传统B超成像存在肝硬化检测敏感性差、乳腺癌检测特异性差的瓶颈。
超声弹性成像利用超声波力学效应实现对人体组织生物力学参数的无创定量测量，是超声影像技术的重大革新，可以为肝硬化和乳腺癌等疾病的临床早期诊断提供关键依据。
研发符合我国国情的新一代超声弹性成像技术和装备，推动新型医疗检测诊断技术的广泛应用，对创制高端医疗设备和提高我国重大疾病防治水平均具有重大意义。
该项目在国家自然科学基金和科技支撑计划等支持下，历经八年攻关，率先在我国创建了具有完全自主知识产权的“超声剪切波弹性成像关键技术及应用体系”，取得主要技术发明点如下：1．发明了声辐射力诱导剪切波及定量超声弹性成像理论和方法，为成像设备研发提供理论基础和核心技术支持。
首创基于时域有限差分法结合动量张量理论的生物组织中声辐射力计算方法，实现了对声辐射力诱导剪切波的精准控制；建立了基于剪切波传播速度的生物力学参数测量模型；发明了利用尺度不变特征点和希尔伯特变换的实时弹性成像方法，弹性模量测量精度可达±0.5kPa。
剪切波波速测试报告
剪切波波速测试报告目录一、工作概况 (3)二、野外工作方法 (3)三、资料整理 (4)四、成果结论 (6)附图：1、ZK1钻孔剪切波成果图2、ZK5钻孔剪切波成果图3、ZK8钻孔剪切波成果图一、工作概况受广州市XX房地产联合开发总公司大石公司委托，我院对位于XX大石的XX项目场地部分勘察钻孔进行波速测试。
工作任务是提供场地内岩土层剪切波速度，对场地土类型和建筑场地类别进行划分。
我院于XX年一月十九日进场，XX年一月十九日下午结束野外测试工作。
本次测试共完成预先选定的3个钻孔，累计测试段长102米，测点102个，详见表1：完成测试工作量一览表表１本次工作遵循的规程规范如下：①《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），国家标准；②《地基动力特性测试规范》（GB／Ｔ50269-97），国家标准；二、野外工作方法测试方法采用单孔法，利用已经钻好的钻孔，将起振板置于井口1-3米处，并使其中点与井口的连线垂直于起振板，同时在其上加压整体性较好的重物（1吨以上），然后锤击起振板产生剪切波，并通过置于井内的三分量拾振妻将土的振动历程输入仪器，经电脑分析，获得各测点剪切波到时，经计算可得到各土层的剪切波速。
图1为其测试工作图。
现场数据采集使用的仪器是中科院武汉岩土力学研究所智能仪器室生产的RSM—24FD浮点工程动测仪，采集的数据是由井中的三分量传感器，通过仪器记录三道波形，经与电脑通讯，将仪器中的数据传送到电脑中，处理后得到各土层的剪切波速，进而确定建筑的场地类别。
钻孔图1 剪切波测试工作图三、资料整理对野外采集的数据回放并判读S波的初至t s，计算出波V S=△H/△t S，根据钻孔地质资料和波速值，从《SW分析软件》中导出该钻孔剪切波成果图。
同时导出该钻孔剪切波速测试结果数据表。
依据国标《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中规定，应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分场地土类型和建筑场地类别（见表2）。
波速试验及其实验成果分析
波速试验随着科学技术和经济建设的发展，岩土的动力性质及其测定受到越来越广泛的重视。
建筑物的抗震设计、地基土的分类、城市地震小区的划分、抗震地基和动力基础的设计，无不要求提供岩土的动力参数。
城市高层建筑物的修建，工厂精密设备的安装以及它们对周围环境的影响也必须考虑岩土的动力性质。
但岩土体动力性质的测定是不能仅靠室内试验数据的，因而岩土动力参数的原位测定是岩土工程测试技术的一个重要组成部份。
波速试验是在工程现场使用试验手段测试弹性波在岩土层中的传播速度。
它包含用单孔法和跨孔法测试压缩波与剪切波波速，以及用面波法测试瑞利波波速。
测得的波速值可应用于下列情况：（1）计算地基的动弹性模量、动剪切模量和动泊松比；（2）场地土的类型划分和场地土层的地震反应分析；（3）在地基勘察中，配合其它测试方法综合评价场地土的工程力学性质。
试验设备和方法一. 试验设备试验设备包含激振系统、信号接收系统（传感器）和信号处理系统。
激振设备应符合下列要求：（1）单孔法测试时，剪切波振源应采用锤和上压重物的木板，压缩波振源宜采用锤和金属板。
经验表明，板上载重量的大小、板的长度、板与地面的接触条件以及锤的重量及锤击速度等因素都将影响激振效果。
一般来讲，载重量越大、板越长、效果越好。
但板子过长给施工带来困难，另一方面也失去了点振源的性质。
为增加敲板与地面间的摩擦阻力，对于坚硬地面，可在板底加胶皮垫或加砂子；对于松软地面，在板底加钉齿，可以改善敲击效果。
当采用木敲板时，两端最好有铁箍并包上树脂以保护端部。
单孔法的现场测试示意于图5-1中。
（2）跨孔法测试时，剪切波振源宜采用剪切波锤，也可采用标准贯入试验装置，压缩波振源宜采用电火花或爆炸等。
剪切波锤可以在钻孔壁上激振，这种振源能量大，传播距离远，但操作较复杂。
跨孔法的现场测试示意于图5-2中。
（3）面波法测试时，稳态激振宜采用机械式或电磁式激振设备；瞬态激振可采用具有一定重量的铁球。
因稳态激振的成果分析比较简单，实际工作中一般采用此种方式。
岩土剪切波波速测试
剪切波波速测试编辑单孔法剪切波测试测试前的准备工作应符合下列要求：（1）测试孔应垂直；（2）当剪切波振源采用锤击上压重物的木板时，木板的长向中垂线应对准测试孔中心，孔口与木板的距离宜为1～3m；板上所压重物宜大于400kg；木板与地面应紧密接触；（3）当压缩波振源采用锤击金属板时，金属板距孔口的距离宜为1～3m.测试工作应符合下列要求：（1）测试时，应根据工程情况及地质分层，每隔1～3m布置一个测点，并宜自下而上按预定深度进行测试；（2）剪切波测试时，传感器应设置在测试孔内预定深度处固定，沿木板纵轴方向分别打击其两端，可记录极性相反的两组剪切波波形；（3）压缩波测试时，可锤击金属板，当激振能量不足时，可采用落锤或爆炸产生压缩波。
测试工作结束后，应选择部分测点作重复观测，其数量不应少于测点总数的10%。
操作原理 单孔法波速测试采用的振源很多，如：爆破、空气压缩枪、弹簧式S波激发装置、火箭筒等 等。
但在一般的场地剪切波速测试中最常用的是敲击板激振源。
敲击板激振源：剪切波的测试设备—敲击板激振源将一块弹性好的木板（木板长约2米，宽约0.4—0.5米，厚约0.1米）受锤击的两头包上铁板，放在平整的地面上，上面压上重物，使木板与地面紧密接触，然后敲击木板两侧，这样木板就给地面一个水平冲击力，激起土层的剪切振动。
激发的振动主要为SH波。
敲击板激振源： 剪切波的测试设备—敲击板激振源在敲击冲量一定的条件下，激发的SH波振幅随木板上重物重量的增大而增大，但超过一定值后影响会有所减少；长板效果比短板好；板与地面的接触条件对激振效果影响较明显，板底钉有钉齿、地面上泼水或水泥浆以增大木板与地面接触的紧密程度可改善激振效果。
跨 孔 法剪切波测试测试场地宜平坦；测试孔宜设置一个振源和两个接收孔，并布置在一条直线上。
测试孔的间距在土层中宜取2～5m，在岩层中宜取8～15m；测试时，应根据工程情况及地质分层，每隔1～2m布置一个测点。
波速及地脉动测试报告
波速及地脉动测试报告惠州市建安勘测设计有限公司二〇二〇年五月目录1 概述 (3)2 检测设备及基本原理 (3)2.1 检测设备 (3)2.2 地脉动测试原理 (4)2.3 单孔剪切波速法（检层法）测试基本原理 (4)3 资料处理 (5)3.1 地脉动测试分析 (5)3.2 剪切波速计算方法 (5)3.3 场地土的类型 (6)4 测试结果 (6)5 建筑场地类别的划分 (7)6 结论 (8)7 附件 (8)1 概述在惠州市安惠酒店及住宅项目岩土工程勘察过程中，我公司根据委托方要求在施工现场进行了6个孔的单孔剪切波速测试、2个点的地脉动测试。
拟建场地位于河源市源城区站前路西侧，西侧为施工中巴蜀大厦及中国邮政，东靠站前路，南侧为已建居民楼（5F），北侧为河源市土产商店街，交通便利。
项目用地红线面积6763.98m2。
主要建筑包括：创意商务中心、停车楼、创意商务国际公寓、智慧广场、地下车库，为多层～高层建筑。
根据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）第3.1.1条，重要性等级为二级（一般工程），场地复杂程度等级为二级（中等复杂），地基复杂程度等级为二级（中等复杂），勘察等级划分为乙级。
本项目工作技术要求：1) 测定场地20米以内的等效剪切波速值；2) 进行地脉动测试，确定场地卓越周期；3）确定场地土类型及建筑场地类别。
规范依据：《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）2 检测设备及基本原理2.1 检测设备检测设备采用上海岩联工程技术有限公司制造的YL-SWT波速测试仪，检测设备及现场联接见图1。
1-波速测试仪2-重物3-木板4-外触发传感器5-三分量探头6-探头信号传输线7-外触发传感器信号线8-钢丝绳（或尼龙绳）2.2 地脉动测试原理地脉动测试时应选择外界环境干扰较小的时间段进行。
测试时讲地脉动拾振器放置于平整场地地表土上，一般按东西向EW、南北向SN、垂直向VR三个方向放置。
剪切波速测试在建筑场地类别划分中的应用分析
收稿日期:2022-12-02作者简介:张加刚(1988 ),男,高级工程师,硕士研究生,从事工程物探工作㊂剪切波速测试在建筑场地类别划分中的应用分析张加刚,刘海波,王亚茹,王新宇(包钢勘察测绘研究院,内蒙古包头 014010) 摘 要:文章介绍了剪切波速测试的基本原理及目前市场上常用的测试仪器,对现场测试的工序流程及注意事项进行总结,详细推导了剪切波传播层速度及平均速度的计算过程㊂最后以包头市某工程勘察场地为实例,分析了剪切波速测试在建筑场地类别划分中的应用效果,为该地区相同地层场地的剪切波速预测提供数据参考㊂关键词:剪切波;波速测试;建筑场地;岩土工程勘察中图分类号:P 258ʒT U 413 文献标识码:A 文章编号:1007 6921(2023)18 0119 03 为减少地震灾害对建筑的破坏作用及造成的人员伤亡,在建筑场地选择时将其划分为:有利地段㊁一般地段㊁不利地段㊁危险地段4个等级[1]㊂为定量划分建筑场地类别,在岩土工程勘察中引入了等效剪切波速这一物理量㊂通过剪切波速的测试,为岩土工程勘察提供不同岩土层的波速信息,进而判定场地类别,为后续地基处理提出重要参考依据㊂目前,剪切波测试方法主要有3种:单孔(检层)法㊁跨孔法㊁瑞雷面波法[2]㊂其中,单孔法操作便捷㊁数据准确,在岩土工程勘察中应用最为广泛[3-6],笔者即以单孔法为例进行分析讨论㊂1 测试原理单孔法测试剪切波速,是在钻孔附近设置震源,采用人工锤击的方法产生纵波(压缩波,P 波)和横波(剪切波,S 波)㊂当剪切波在钻孔中顺序穿过不同性质的岩土层时,因遇到不连续构造面发生折射或反射,传播速度发生变化㊂此时设在钻孔中的检波器接收到震动信号后将其转换为电信号,即可拾取剪切波的传播时间(走时)㊂以震源到检波器间的直线距离作为传播距离,则传播距离与传播时间的比值即为剪切波的传播波速,如图1所示㊂通过采样间隔的设置,以相邻两次电信号拾取的位置间距和时间差分别作为传播距离和传播时间,得到该段岩土层的剪切波速㊂定性地,采样间隔越密集,获取的岩土层剪切波速信息越接近真实地层,但同时增加了工作量和工作成本,目前岩土工程勘察中常用的采样间隔是1m㊂图1 剪切波速测试示意图图2 剪切波传播速度计算示意图由图2所示的几何关系进行推导,剪切波在第i层土中传播的层速度为:V i =H i /(T i C O S αi -T i -1C O S αi -1)(1)式中:V i 为第i 层土的剪切波速(m /s );H i 为检波器置于孔中第i 个测点时它与第(i -1)测点之㊃911㊃2023年9月内蒙古科技与经济S e pt e m b e r 202318532I n n e r M o n g o l i a S c i e n c e T e c h n o l o g y &E c o n o m yN o .18T o t a l N o .532间的距离(m);T i为检波器置于钻孔中第i个测点时波的旅行时(s);C O Sαi表示检波器置于钻孔中第i个测点时,它与激震点连线与铅直方向的夹角的余弦㊂等效剪切波速可按下列公式计算:V s e=d0/T(2)t=ðn i=1(d i/V i)(3)式中:V s e表示土层等效剪切波速(m/s);d0表示计算深度(m),取覆盖层厚度和20m二者之间的较小值;T表示剪切波在地面至计算深度之间的传播时间;d i为计算深度范围内第i土层的厚度(m); V i表示计算深度范围内第i土层的剪切波速(m/ s);n为计算深度范围内土层的分层数㊂在实际测试中,震源与测试钻孔间必定存在一定距离且可能存在高差,使剪切波的实际传播距离与孔口至检波器点位的直线距离产生偏差㊂因此,在数据处理时应考虑震源至孔口的距离因素,利用几何关系消除传播距离引起的误差㊂校正后的走时计算公式为:T'=TˑH+H0L2+(H+H0)2(4)式中:T'为剪切波从孔口到达测点的时间(s); T为剪切波从振源到达测点的实测时间(s);H为测点深度(m);H0为震源与孔口的高差(m);L为木板中心到孔口的水平距离(m)㊂2工序流程建筑抗震设计规范对剪切波速测试钻孔数量进行了规定[1]:初步勘察阶段,大面积的同一地质单元测试钻孔数不宜少于3个;详细勘察阶段,单幢建筑测试钻孔数不少于2个,若测试数据变化较大可适量增加㊂目前,国内流行的剪切波速测试仪器主要有武汉中岩科技股份有限公司生产的R S M-S W(A)系列仪器㊁武汉岩海工程技术有限公司生产的R S-S WD系列仪器㊁武汉建科科技有限公司生产的WA V E系列仪器㊁重庆奔腾数控技术研究所研制的W Z G-6B系列仪器,此外通过中地装(重庆)地质仪器有限公司等地球物理仪器厂家研制的地震系列仪器亦可实现剪切波速测试的功能㊂在测试时,需遵从以下要求以便取得良好的数据及测试结果㊂2.1钻孔钻孔附近地面应尽可能平整,钻孔直径应大于测试探头直径㊂钻孔时尽量减少孔壁土扰动,要求井壁光滑㊁井径变化小,井孔的倾斜应小于5ʎ㊂2.2震源采用人工锤击木板的方式作为震源㊁在距孔口1~2m处放置长约2~3m㊁宽约0.3~0.5m㊁厚约0.1m的木板㊂在木板下方铺设砂土保证其与地面贴紧,上压500k g左右的重物以防木板滑移,保证木板的中垂线通过孔口,沿板纵轴从两个相反方向分别水平锤击木板产生剪切波㊂2.3检波器与仪器连接后,将内置三分量检波器的探头放入钻孔,缓慢匀速下降,在孔内不同深度处接收剪切波时,应与孔壁贴合良好,停留约10s后进行测试从而避免泥浆扰动干扰㊂在探头上配接钢丝细绳,可增强抗拉性减少缠绕㊂对于有泥浆护壁的钻孔,可从孔底由下至上测试,以免因泥浆沉淀卡住探头㊂2.4波形判读采集得到的波形由直达波㊁纵波㊁横波3部分组成㊂直达波:从零时开始至直达波能量的到达,表现为一条带有毛刺(干扰)的近似直线;纵波:从波的第一个初至起到第二个初至止,表现为小振幅高频率;横波:初至波到达后以横波为主的部分,振幅大,频率低㊂根据正反两个方向激发的横波极性相反的特点,确定横波的初至,读取第一个剪切波到达的时刻为传播时间㊂2.5报告编制绘制出垂直时距曲线,根据采样间隔计算剪切波在各岩土层中传播的层速度,列出地面至各检测点的平均传播速度,以20m处平均速度作为等效剪切波速,判定建筑场地类别和场地土类型㊂3应用实例依据委托对包头市某单晶项目岩土工程勘察(详勘阶段)进行剪切波速测试㊂拟建的主要建筑为单晶车间一座,面积8500m2,本次勘察共选取2个钻孔(D K3㊁Z K17)进行单孔法地基土剪切波速测试工作㊂勘察期间场地现状为空地,经过人工场地平整后,原始地形㊁地貌已遭到破坏㊂场地较为平坦,局部略有起伏,在地貌上属山前冲洪积扇中部㊂根据钻孔揭示,天然地层均为第四系全新统冲~洪积地层(Q4a l+p l),由浅至深依次为:①素填土(Q4m l);②湿陷性粉土层(Q4a l+p l)②1砾砂层(Q4a l+p l);③砾砂层(Q4a l+p l)㊁③1粉质黏土层(Q4a l+p l);④粉质黏土层(Q4a l+p l);⑤砾砂层(Q4a l+p l);⑥粉质黏土层(Q4a l+p l)㊂钻孔D K3㊁Z K17波速测试成果,如图3㊁图4所㊃021㊃总第532期内蒙古科技与经济示㊂其中,阶梯线表示每米的传播速度,曲线表示地面至不同深度岩土层的平均波速㊂剪切波在各岩土层中传播的层速度及等效剪切波速见表1㊁表2㊂图3 钻孔D K 3剪切波速测试成果图4 钻孔Z K 17剪切波速测试成果表1 钻孔D K 3不同地层剪切波速地层厚度/m层速度/(m /s )20m 等效剪切波速/(m /s)①素填土Q 4m l0~1.9184.59②湿陷性粉土Q4a l +p l 1.9~4.5312.83③砾砂Q 4a l +p l4.5~14.5390.82342.0④粉质黏土Q 4a l +p l14.5~19.3401.00⑤砾砂Q 4a l +p l19.3~20401.45表2 钻孔Z K 17不同地土层剪切波速地层厚度/m层速度/(m /s )20m 等效剪切波速/(m /s)①素填土Q 4m l0~0.8132.21②湿陷性粉土Q 4a l +p l0.8~2.0234.08②1砾砂Q 4a l +p l2.0~3.5306.51335.4②湿陷性粉土Q4a l +p l3.5~4.6376.36③砾砂Q 4a l +p l4.6~12.7383.14④粉质黏土Q4a l +p l12.7~20394.86根据‘建筑抗震设计规范“(G B 50011 2010),国内常采用剪切波由地面传至地下20m 的平均速度作为等效剪切波速[1],结合覆盖层厚度按照表3定量划分建筑场地类别及场地土的类型㊂表3 建筑场地类别定量划分土的类型等效剪切波速/(m /s )场地类别的覆盖层厚度/mⅠ0Ⅰ1ⅡⅢⅣ岩石V s >8000坚硬土或软质岩石800ȡV s >5000中硬土500ȡV s >250<5ȡ5中软土250ȡV s >150<33~50>50软弱土V s ɤ150<33~1515~80>80根据表3可知,实测钻孔中场地土等效剪切波速值分别为342.0m /s (D K 3)㊁335.4m /s (Z K 17)㊂场地土的等效剪切波速250m /s <V s e ɤ500m /s,且场地覆盖层厚度大于5m ,因此综合判定该场地土为中硬土,场地类别为Ⅱ类㊂4 结束语笔者介绍了剪切波速测试的基本原理及建筑场地类别划分的依据,对市场上现有的波速测试仪器进行简要汇总㊂结合现场测试的工序流程,详细阐述了测试时容易出现的问题和解决方法,推导了剪切波传播时的层速度及平均速度的计算过程㊂通过包头市某工程勘察场地的实例,分析了剪切波速测试在建筑场地类别划分中的应用效果,为后续地基处理提出合理化建议,为工程建设安全性的提升提供了数据支撑㊂[参考文献][1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑抗震设计规范(2016年版):G B 50011-2010[S ].北京:中国建筑工业出版社,2016.[2] 王冠,文木,李良吉,等.单孔法剪切波测试技术在地基勘测中的应用分析[J ].江西建材,2022(1):89-91.[3] 郭丽丽.单孔检层法在多弗南湖城岩土层剪切波速测试中的应用[J ].江西建材,2022(6):106-107.[4] 蔡润,彭涛,罗东林,等.成都地区土层剪切波速与埋深的关系[J ].地震研究,2022,45(3),498-508.[5] 周浪.波速测试技术在岩土工程勘察中的应用[J ].四川地质学报,2021,41(S 2),63-65.[6] 冯彦东.地震剪切波测井在建筑场地勘察中的应用[J ].工程地球物理学报,2014,11(4):498-501.㊃121㊃张加刚,等㊃剪切波速测试在建筑场地类别划分中的应用分析2023年第18期。
剪切波弹性模量在剪切波弹性成像评价甲状腺结节性质中的价值分析
剪切波弹性模量在剪切波弹性成像评价甲状腺结节性质中的价值分析剪切波弹性成像（Shear Wave Elastography，常称为SWE）是一种非侵入性的成像技术，可以通过测量组织的剪切波传播速度来评估组织的弹性性质。
在甲状腺结节的评估中，SWE已被广泛应用，并显示出很高的潜在价值。
甲状腺结节是甲状腺常见的疾病之一，通过超声检查可以早期发现和诊断。
然而，超声仅能提供结节的形态特征，并无法提供关于结节性质的直接信息。
SWE可以为临床医生提供额外信息，以助于评估结节的良恶性。
SWE通过测量组织的剪切波传播速度（Shear Wave Speed，常用单位m/s）来评估组织的弹性模量，而弹性模量是组织对应力的响应能力，可以反映组织的硬度和柔软程度。
根据结节的弹性模量，可以初步判断结节的质地，进而评估结节的良恶性。
研究表明，在甲状腺结节的评价中，SWE可以提供更精确的结节弹性模量信息，与传统的超声检查相比，其识别和鉴别良恶性结节的准确性显著提高。
具体而言，以下几个方面展示了SWE在甲状腺结节评价中的价值：1.营养物质分布：通过测量结节的弹性模量，可以了解结节中的营养物质分布。
研究发现，良性结节具有较低的剪切波传播速度，而恶性结节则具有较高的传播速度。
这意味着恶性结节可能有更多的血流供应，从而提供营养物质，促进其生长和恶变。
2.诊断良恶性：SWE可以为区分良恶性结节提供可靠的参数。
通过比较结节与周围正常组织的弹性模量，可以发现恶性结节通常具有较高的弹性模量。
因此，SWE可以在一定程度上帮助鉴别恶性结节，并提供更准确的诊断结果。
3.监测治疗效果：对于已经确诊的甲状腺结节，SWE可以在治疗过程中对结节的弹性模量进行监测。
通过定期测量结节的弹性模量，医生可以评估治疗的效果，并及时调整治疗方案。
这有助于提高治疗效果，并减少患者的痛苦。
4.指导穿刺活检：在对结节进行穿刺活检之前，使用SWE可以帮助医生确定结节的位置和硬度。
剪切波测试技术
前言场地波速的测定,在岩土工程中有着广泛的应用,无论是场地类别的划分、抗震设防区划分和抗震建筑的地基设计,还是高层建筑和重大工程设施的场地动力反应分析,都需要土层波速的数据。
另外,场地液化的判别和求岩土的其它动力参数,也可利用场地的剪切波速值。
由于波速的测试具有速度快、成本较低、工效高等特点,又克服了室内土工试验需要取原状土的困难,因此,近年来我国的波速测试工作有了较大的进展。
目前辅以其它有关参数,剪切波速可以在以下几方面得到应用: （1）划分场地土类型 （2）划分场地类别 （3）计算卓越周期 （4）确定土体力学参数 （5）评价场地土的液化可能性 （6）评价地基土的加固效果（7）其他。
（探测防空洞和溶洞的位置，医疗领域）1 剪切波传播与测试原理1.1 土层中的波根据弹性理论,当固体介质受到动荷载的瞬间冲击或反复振动作用时,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和拉夫波。
各种波在同一介质中传播的特征和速度一般是各不相同的。
1.2 横波在岩土工程中的应用根据弹性波理论，假设波通过的岩土介质是均匀的和各向同性的，在无限弹性介质中，剪切波速ρ/G V S =,压缩波ρλ/)2(G V p +=。
由于：)1(2μ+=E G )21()1(μμμλ-⋅+⋅=E设：)1(21)(μμ+=s f )21()1(1)(μμμμ-⋅+-=p f则：ρμEf V s S ⋅=)( ρμEf V P P ⋅=)(μ一泊松比；G 一剪切模量；λ一拉梅常数；ρ一介质密度图1s f -μ曲线图 图2 p f -μ曲线图通过图1、图2可以看出，泊松比μ对剪切波的影响不大，但对压缩波的影响很大，这就对压缩波的现场测试要求很高，往往不易达到。
剪切波测试成果分析与应用
剪切波测试成果分析与应用郑思慧;童广秀;潘兴军;刘康和【摘要】简述了单孔检层法剪切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,并结合工程实例说明了剪切波速测试技术在岩土工程勘察设计中的应用及其效果,为今后的地震勘探提供了设计依据.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2013(039)027【总页数】3页(P48-50)【关键词】原位测试;剪切波;岩土工程勘察;地球物理勘探;应用【作者】郑思慧;童广秀;潘兴军;刘康和【作者单位】天津市地基检测中心,天津300384;中水北方勘测设计研究有限责任公司,天津300222;中水北方勘测设计研究有限责任公司,天津300222;中水北方勘测设计研究有限责任公司,天津300222【正文语种】中文【中图分类】TU459.91 工程概况某平原型水库蓄水面积150 km2，围堤为均质土堤，总长54.511 km，堤顶高程9.0 m，总库容5.0 ×108m3，是一座以蓄供水为主，兼有防洪、灌溉、养殖等综合效益的大(2)型水库。
该枢纽工程主要由围堤、穿堤建筑物以及蓄水建筑物等组成。
勘察深度内所涉及的土层均为第四系地层，岩性为素填土、粉细砂、细砂、粉质粘土、粉土、淤泥质粘土、粘土等。
根据任务要求，需对该水库枢纽工程K4(孔深35 m)，K12(孔深40 m)，K13(孔深40 m)等3个钻孔进行剪切波测试，其相对位置及编号见图1。
图1 剪切波测孔编号及相对位置2 测试技术与方法实测采用单孔检层的地表激发孔中接收法。
使用叩板震源并双向激发，以产生剪切波，利用剪切波震相差180°的特性来识别剪切波的初至时间。
测试时距孔口3 m 处平放置叩板，并用重物压实，自下而上逐点测试剪切波旅行时，测点距1.0 m。
图2为单孔检层法测试示意图。
图2 单孔检层法测试示意图单孔检层法测试弹性波时，由于震源板离孔口尚有一定距离，所以计算测段内地层波速时需将弹性波非纵测线旅行时校正为纵测线旅行时，按式(1)进行计算:其中，t′为纵测线旅行时，s;t为非纵测线旅行时，s;d为测点孔深，m;x为震源板距孔口的距离，m。