岩土工程勘察 4.9 波速测试精选ppt

源自整理二、跨孔法波速测试
1． 基本原理 跨孔法又叫跨孔射波法。它利用两个或两个以上 钻孔,一个作为发射孔，其它为接收孔。从发射孔内振 源发出的波经过两孔间的土层传播到接收孔(见图 4.9.15)，被孔中检波器接收，然后计算出波行走的时 间，就可求得波速：
不了解地层资料，可以2—3m一个测点或更大一些。
以上所述方法又叫下孔法(down-hole)，即孔口激振，孔中接收。 另外也可用上孔法(up-hole)即孔下激振，孔口接收；例如，可以利用 标贯试验作为孔底振源，同时进行孔口记录波形，如图4.9.7所示。
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压入式波速探头
压入式波速探头
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图4－64、65
图4－64叠加有干扰波的波形记录
图4—65 相位相反的波形记录
上面都是讲的正常波形鉴别。但在测试过程 中，由于各种原因往往得到畸变的波形，严 重的甚至无法鉴别；造成波形畸变的原因主 要有外界干扰、地层岩性破碎、仪器工作不 正常等等原因。在干扰不严重时，可用分解 的方法鉴别。如图4-64中，波未到达时，记 录上已有干扰波存在,当压缩波和剪切波先后 到达时，就叠加在干扰波上．这样就成了合 成波形，形态与原来干扰波不一样。用铅笔 将干扰波波形勾画出来，就可以找到叠加在 上面的压缩波和剪切波。
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(2) 波速VS的计算
1)浅层(小于5M)时平均波速的计算
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图4－66浅层时波的行程
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3) 测点间土层波速的计算
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图4－68
图 4 (3)图件资料 － 一般波速试 6 验主要的成果 8 图件资料格式 波 可见图4-68。 速 试 验 综 合 成 果 图
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振源-激振板
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压入波速探头
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敲击板端
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4. 资料整理
(1) 波形分析与鉴别 波形鉴别的目的是要确定剪切波到达的正确位置。由于外界 干扰以及敲击时在激振板内产生的压缩波的地下折射，实际得到 的波形记录往往是剪切波和压缩波复合在一起的记录这就给剪切 波的鉴别带来了很大困难。但是我们可以根据剪切波和压缩波的 不同特点把它们区分出来。区分的方法常有以下两种： 1) 按速度不同区分 压缩波速度快，剪切波速度慢；压 缩波总是先到达，剪切波后到达。 2) 根据波型特征区分 压缩波传递的能量少，因此波峰 小；剪切波传递的能量大，波峰高。而且两种波的频率不一致． 当剪切波到达时，波形曲线上会有个突变，以后过渡到剪切波波 形。如图4-62所示。
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波速测试
一、检层法波速测试 二、跨孔法波速测试 三、表面波法波速测试 四、反射波法波速测试 五、波速在工程中的应用
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一、检层法波速测试
检层法是在钻孔内测定岩土层波速的一种方法，是目前高层建 筑岩土工程勘察中最常用的方法。
1． 基本原理 检层法利用直达波的原理，即先根据勘察深度要求用钻机成孔 ，然后将钻孔检波器放至预定的测试点(也可用静力触探贯入设备将 三分量波速探头压人土层中)，并同时在孔口放置振源板，测出由孔 口振源产生的波传到孔中检波器所需要时间t，算出波从振源到检波 器的传播距离L，即可得到波在土中传播的速度：
cm厚粗砂，板上压400kg左右重物。当铁锤水平敲击(见图4.9.6)板端时，
板就要在地面滑动，但摩擦阻力阻止板的滑动,板就使土层表面产生剪 切变形，由于弹性反力的作用，板在平衡位置附近来回振动，因而在土 层表面产生正负剪切变形。由于颗粒间都有联系，变形就会扩展和传递 给其它土颗粒，这样就形成了剪切波；又由于板和地面水平接触，因此， 这样的波是水平剪切波—SH波，它的传播方向向下，质点运动方向与之 垂直。
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(1)根据试验要求确定孔深及试验点，先成好孔(或压入波速探头)。 (2)按图4.9.4将孔口检波器埋设好，检波器位置在板底下中间，检 波器轴线和板轴线一致(当板被敲击发出振波时，通过检波器就收到了 振源的信号，将它与钻孔中的检波器收到的信号作比较，即可找出时间 差)。然后将木板压下，木板要求和地面紧密接触，地面要平整，撤上l
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2． 试验设备
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图4-55贴壁式井中三分 向检波器
图4-56 压入式波速探 头
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PVT型压入式波速探头
■ PVT型探头核 心为三分量检波器 (一纵二横) ■ 自振频率 10HZ， 灵敏度≥0.3V/cm/s ■ 适用检层法试 验，快速又经济， 不需预钻孔，不需 下护管，亦不需气 囊充气，探头直接 压入土中，土体接 触紧密，试验获得 的波形清晰准确。 ■ 可跟静探10cm2 或15cm2单、双桥探 头组成一体，一次 贯入，可获得静探、 波速二种资料。 5
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图4－62 波形记录 图4—63 浅层波形记录
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图4－62 波形记录
图4—63 浅层波形记录
由图4-62可知，压缩波互相靠得较紧、频 率较高，剪切波频率较低。
压缩波的记录长度取决于测点深度，测点 越深，离开振源越远．压缩波的记录长度就 越长。图4-63中的波形是在离孔口1.05m深 处记录所得，箭头指示处即为压缩波，其记 录长度要短得多。如在孔口记录，波形图中 就不出现压缩波。当测点深度超过20 m或更 深时，由于压缩波能量相对衰减较快，一般 仪器有时测不到压缩波波形，记录下来的波 形图只是剪切波，这样就更易鉴别了。 15
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3． 试验方法
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图4－59 孔口布置见图、 图4－60 激振板内的波传播示意
测试 图4－61检层法波速
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试验方法
(3)将钻孔检波器慢慢放入钻孔中．下到预定深度．在孔口用气筒 充气，使气囊突出，使检波器在孔中某点固定下来;
(4)调试好所有测试仪器，检查是否都能正常工作; (5)敲击木板并同时起动自动记录仪器记下振动波形。敲板时用力 均匀，尽量水平敲击，板的两端各敲数次，每端至少记3个波形。一个 测点6个波形、以便于分析。测点布置一般根据两种情况确定，一种是 事先了解地层，可以按地层区分，在层顶和层底布置测点；另一种是
对于这种畸变的波形还可用相位对比方法鉴 别。由于试验时敲击激振板的一端后．还敲 击另一端，其方向相反，测到的波形其相位 刚好相反，如图4-65；所示，比较这两个波 形记录，将记录纸上击振时间信号对齐，找 到相位差180度的两个最大的峰及谷即为剪切 波到达位置。如干扰很严重,有效波都1被6 掩盖 了,那就无法鉴别。