岩土工程原位测试之波速测试

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岩土工程试验技术在岩土工程勘察中的应用

岩土工程试验技术在岩土工程勘察中的应用

岩土工程试验技术在岩土工程勘察中的应用摘要:近年来,随着我国经济的加快发展,由于岩土工程建设规模扩大化和结构的不断复杂化,促进了岩土工程试验技术的发展。

波速测试技术是现场原位试验法中的重要组成部分,具有准确度高、成本低和操作简便的优势。

在分析原位测试技术概况的基础上,总结了常见的波速测试技术,如单孔法和跨孔法;以某建设工程项目为例,分析了检测设备和震源设备的选择,进而对测试结果进行了综合分析,认为使用单孔法获取拟建区域岩土体参数,不仅操作简便,准确度高,而且试验过程对工程施工场地的岩土体影响不大,所获结果准确性高,成本低,故该技术值得推广使用。

关键词:岩土工程;试验技术;岩土工程勘察岩土测试是整个岩土工程勘察的关键,如果岩土测试技术出现缺陷,那么将会严重影响到后期的施工建设。

所以在开展岩土工程勘察工作时,需要明确地质条件,并及时解决勘察过程中存在的地质问题。

在信息技术发展下,虽然我国在岩石测试水平上有了很大的提升,但还是存在一些问题。

而且由于我国地势复杂,所以加强了岩土工程勘察方面的难度。

先进技术和先进设备的使用能够有效提高岩土勘察结果的准确性和科学性,有效保障岩土工程建设的质量。

1岩土工程勘察现状岩土工程勘察时,需要对岩体的类型特点、地势地貌进行勘测,了解工程地点所处的自然条件及可能出现的不良天气与地质灾害。

对岩土的含水率、孔隙比、厚度等数据进行检测与计算,满足各个工程环节设计与施工要求,分析出可能存在的安全问题。

在进行岩土工程的勘察过程中,需要考虑地形、天气等因素的影响,确保数据的准确性。

开展岩土工程前,首先需要充分了解工程所在地的地质环境与自然特点,通过搜集资料判断工程大体的可行性;其次要对土质方面进行勘察,通过检测数据确定工程操作方法与实施方案;最后要对勘察过程中的数据结果进行统计与分析,检查数据的准确性与有效性。

岩土工程勘察现使用的规范为《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)。

岩土工程原位测试之波速测试

岩土工程原位测试之波速测试
岩土工程原位测试技术
第5章 波速试验 章
1
第5章 内 章
5.1 试验设备和方法 5.2 基本测试原理 5.3 试验成果的整理分析 5.4 试验成果的应用 讨 论

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5.1 试验设备和方法
5.1.1 试验设备 试验设备一般包含激振系统、信号接收系统(传感器) 试验设备一般包含激振系统、 信号接收系统(传感器 )和信 号处理系统。 号处理系统。 测试方法不同,使用的仪器设备也各不相同。 测试方法不同,使用的仪器设备也各不相同。 5.1.2 测试方法 由于土中的纵波速度受到含水量的影响, 由于土中的纵波速度受到含水量的影响, 不能真实地反映土 的动力特性,故通常测试土中的剪切波速, 的动力特性 ,故通常测试土中的剪切波速,测试的方法有单孔法 (检层法)、跨孔法以及面波法(瑞利波法)等。 检层法) 跨孔法以及面波法(瑞利波法)
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激振控 制器
记录仪
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跨孔法的测试场地宜平坦,测试孔宜布置在一条直线上。 跨孔法的测试场地宜平坦,测试孔宜布置在一条直线上。测试 孔的间距在土层中宜取2~5m, 在岩层中宜取 , 在岩层中宜取8~15m; 测试时 , 应 孔的间距在土层中宜取 ; 测试时, 根据工程情况及地质分层,沿深度方向每隔 布置一个测点。 根据工程情况及地质分层,沿深度方向每隔1~2m布置一个测点。 布置一个测点 钻孔时应注意保持井孔垂直,并宜用泥浆护壁或下套管, 钻孔时应注意保持井孔垂直,并宜用泥浆护壁或下套管,套管 壁与孔壁应紧密接触。测试时, 壁与孔壁应紧密接触。测试时,振源与接收孔内的传感器应设置在 同一水平面。 同一水平面。 现场测试方法: 现场测试方法: (1)当振源采用剪切波锤时,宜采用一次成孔法; )当振源采用剪切波锤时,宜采用一次成孔法; (2)当振源采用标准贯入试验装置时,宜采用分段测试法。 )当振源采用标准贯入试验装置时,宜采用分段测试法。 当测试深度大于15m时,必须对所有测试孔进行倾斜度及倾斜 时 当测试深度大于 方位的测试;测点间距不应大于 。 方位的测试;测点间距不应大于1m。 当采用一次成孔法测试时,测试工作结束后, 当采用一次成孔法测试时,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 作重复观测,其数量不应少于测点总数的10%;也可采用振源孔和 ; 接收孔互换的方法进行复测。 接收孔互换的方法进行复测。

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

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。

波速测试在岩土工程勘察中的作用分析

波速测试在岩土工程勘察中的作用分析

波速测试在岩土工程勘察中的作用分析
波速测试是岩土工程勘察中常用的一种非破坏性检测方法,它通过测量地质材料中纵波和剪切波的传播速度来确定材料的物理和力学性质。

在岩土工程勘察中,波速测试具有以下几个方面的作用。

首先,波速测试可用于确定土体和岩石的弹性模量。

弹性模量是一个物质对应力变形的抵抗程度的量值,它是岩土力学和岩土工程中的重要参数之一。

通过波速测试可以测定材料的纵波波速和剪切波波速,进而计算出其弹性模量,从而为后续的工程设计和施工提供依据。

其次,波速测试可以用来检测材料的质量和均质性。

在岩土工程勘察中,土壤和岩石可能存在质量不均匀、含水量不同等问题。

这些问题会对工程的安全性和稳定性产生不良影响。

通过波速测试,可以检测出材料内部的异质性和含水量差异,从而指导工程设计和施工。

第三,波速测试可评估地下岩体的破裂和裂缝情况。

地下岩体中常存在各种类型的裂隙和节理,这些环境因素可能会对工程的施工和稳定性造成影响。

通过波速测试,可以探测并测量材料内不同位置之间的波速变化,从而评估出地下岩壤中的裂缝情况并推断出其形成原因。

最后,波速测试还可用于地下管道及隧道清障。

在钻洞和挖掘坑等地下工程中,切削材料可能会堆积在管道和隧道内部,使其出现堵塞状况。

波速测试可通过检测出管道和隧道内物质密度的变化来确定清障的位置和方式,从而提高清障的效率。

综上所述,波速测试在岩土工程勘察中具有多方面作用,能为岩土工程的设计和施工提供重要依据,从而确保工程建设的质量和安全。

岩土工程勘察 4.9 波速测试精选ppt

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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整理
压入式波速探头
压入式波速探头
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整理
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。
整理
整理
(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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整理
图4-66浅层时波的行程
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整理
3) 测点间土层波速的计算
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整理
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整理
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

注册岩土工程师专业知识点:波速试验

注册岩土工程师专业知识点:波速试验

波速测试适⽤于测定各类岩⼟体的波速,确定与波速有关的岩⼟参数,检验岩⼟加固与改良的效果。

可采⽤跨孔法、单孔法或⾯波法进⾏。

 (⼀)、试验⽅法 跨孔法波速测试的孔距在⼟层中宜为4m,在岩层中宜为8~15m。

近地表的测点宜布置在0.4倍孔距的深度处,其余测点深度间距宜为1~2m。

当孔深⼤于15m时,应进⾏钻孔倾斜度及倾斜⽅位的量测,量测深度间距宜为lm。

单孔法波速测试,试验孔应垂直,在距孔⼝1.0~3.Om处,放置⼀长度为2~3m的混凝⼟板或⽊板,上压约500kg重物,⽤锤沿板纵轴从两个相反⽅向⽔平敲击板端,产⽣⽔平剪切波,将检波器固定在孔内不同深度处接收剪切波。

测试应⾃下⽽上进⾏,在⼀个试验深度上,应重复试验多次,保证试验质量。

⾯波法波速测试,测定不同激振频率下瑞利波的波长。

可得地表以下⼀个波长深度范围内⼟的平均波速(瑞利波或剪切波)。

⾯波法适⽤于地质条件简单、波速⾼的⼟层下伏波速低的⼟层的场地,测试深度不⼤。

当激振频率⼤于20-30Hz,测试深度⼩于3-5m。

【概念】横波(S波):传播⽅向垂直质点振动⽅向,只引起旋转,不引起缩账的波。

⼜称剪切波。

纵波(P波):传播⽅与质点振动⽅向⼀致,只引起缩账,不引起旋转的波。

⼜称初⾄波。

瑞利波(R波):是在半⽆限弹性介质表⾯⼀定范围出现的另⼀种弹性波。

(⼆)、波速试验成果分析 1 在波形记录上识别压缩波和第⼀个剪切波的初⾄时间。

2 根据压缩波和剪切波的传播时间和距离,确定压缩波与剪切波的波速。

3 确定地层⼩应变的剪切模量、弹性模量、泊松⽐和动刚度。

Vs=(G/ρ)1/2 Vp=[(λ+2G)/ ρ]1/2 VR=[(0.87+1.12µ)/(1+µ)]Vs G=[E/2(1+µ)] λ=µE/[(1+µ)(1-2µ)] 式中: Vs、Vp、VR-分别为剪切波速、压缩波速和瑞利波速; G-⼟的剪切模量; µ-⼟的泊松⽐; E-⼟的弹性模量; λ-⼟的阻尼⽐; ρ-⼟的密度。

波速测试在岩土工程勘察中的作用分析

波速测试在岩土工程勘察中的作用分析

波速测试在岩土工程勘察中的作用分析
波速测试是岩土工程勘察中常用的一种测试方法,用于确定岩石和土壤的波速参数。

波速是指波动在介质中传播的速度,是岩土体力学性质的重要参数之一。

波速测试能够提
供有关岩土体性质、孔隙度、含水量、密实度等信息,对岩土工程设计和施工具有重要意义。

波速测试能够提供岩土体的力学性质参数。

不同类型的岩土体具有不同的波速特征,
通过测定波速可以了解材料的弹性模量、泊松比、剪切模量等力学性质参数。

这些参数是
进行岩土工程计算和分析所必需的,能够有效指导工程设计和施工。

波速测试可以进行岩体质量评价和强度参数确定。

通过测定波速,可以了解岩体的均
匀性和一致性,判断是否有裂隙和断层,定性评价岩体质量,为工程稳定性评估和变形模
拟提供依据。

通过波速测试还可以确定岩体的抗压强度、抗折强度等力学参数,为工程的
安全性和可靠性提供参考。

波速测试还可以用于地下空洞和隧道勘察。

在进行地下空洞和隧道勘察时,波速测试
可以用来识别地下岩层的性质和结构,了解地层的分布情况和工程地质特征。

通过波速测试,可以提前发现岩层裂隙、岩层变形等问题,为隧道施工提供指导和预防措施。

波速测试在岩土工程勘察中具有以下作用:提供岩土体力学性质参数,判断岩土体的
力学性质和强度特性;提供孔隙度和含水量等信息,评价材料的水分状态和排水性能;对
岩体质量进行评价和强度参数确定,为工程的安全性提供参考;用于地下空洞和隧道勘察,识别地层的性质和结构,预防地质灾害发生。

波速测试在岩土工程勘察中具有重要的作用,能够提供岩土体的物理和力学性质参数,为工程设计和施工提供科学依据。

波速实验

波速实验

内容摘要波速测试适用于测定各类岩土体的波速,确定与波速有关岩土参数,为工程设计提供所需的动弹性力学参数、划分建筑物场地类别、评价地震效应、进行场地地震反应分析等。

本文介绍了波速测试的工作原理和野外测试方法,并结合岩土工程实例,说明其应用效果。

正文一、前言波速测试目前已广泛应用于水电、铁路、工民建等众多岩土工程地质勘察领域,取得了良好的应用效果。

一些重要的岩土工程勘察中,野外除进行常规原位测试工作外,还进行了剪切波波速测试工作。

二、单孔波速测试的基本原理单孔波速测试:由震源产生压缩波(又称P波)和剪切波(又称S波),经过土层,由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。

1、测试仪器和设备:一套完整的速度检层法观测仪器应由四部分组成,即激震源、信号接收系统、记录系统和分析系统。

速度检层法可使用的激震源很多,如爆破、空气压缩枪、弹簧式S波激发装置、火箭筒等等。

一般的场地土层剪切波观测量常用的是敲击板激震源。

目前用于场地于层剪切波观测的拾震器一般均为速度型拾震器有三个分量,一个垂直,两个水平。

2、计算方法用速度检层法测得的剪切波速是钻孔内相邻二个测点中间土层的平均波速。

首先从记录上确认剪切波到时,再根据激震源的触发时间算出剪切波走时,然后由钻孔中测得深度和孔源距确定波的行程,最后将行程除以走时即得波速。

根据实测的资料,表1给出了不同土类的剪切波波速范围。

一般来说剪切波带随深度的增加而增加,但各地区剪切波速沿深度的变化规律并不一样。

通常内陆城市波速值相对较高,而沿海地区则偏低。

表1土质类别填土(包括杂填土)粘性土(包括亚粘土等)砂土(粉、中、粗)砾石、卵石、碎石风化岩岩石剪切波速范围(m/s) 90~270 100~450 100~450 200~500 350~500 >5003、测试方法(1)在待测场地钻孔,将三分量传感器放置在钻孔中,以适当方式(气囊或机械装置)使三分量传感器贴紧钻孔孔壁,在地面上钻孔孔口附近(通常1~3m)处放置长条形木板(通常长约2~4m,宽约0.4~0.5m,厚约0.1m),木板上压有重物(>500kg)。

波速测试技术在岩土工程勘察中的应用

波速测试技术在岩土工程勘察中的应用

波速测试技术在岩土工程勘察中的应用摘要:随着我国各项工程建设的蓬勃发展,我国岩土工程的建设力度也随之不断提升,岩体是由不同尺寸的岩块和不同性质的结构面组成且在地层成岩历史上承受过多种作用的复杂结构体,其复杂性表现在地质环境复杂、力学特性(变形、强度、渗流等)复杂、工程性质复杂。

矿物开采、水利水电、道路交通等众多岩石工程均需进行大量岩体的开挖和人工维护,这种剧烈的工程作用将改变原岩应力场、物理特性(力学、渗流、声学等)、边界条件等。

究其根本,岩体开挖过程是一种应力卸荷过程,其力学特性与岩石加载过程有本质区别,表现在应力路径、力学参数、屈服条件、力学模型及分析方法上的不同岩体是众多地下工程的主要构成材料,岩石又是岩体的重要组成部分,研究岩体和岩石的力学性质对工程的分析研究具有重要意义。

基于此,本文主要对波速测试技术在岩土工程勘察中的应用做具体论述,详情如下。

关键词:波速测试技术;岩土工程勘察;应用引言岩石具有丰富的物理性质,包括力学、声学、电磁学、热学、放射学等特性参数和物理量,且各类物理特性之间存在基本的物理关联。

岩体的力学参数测试分为现场岩体原位测试和实验室岩石力学测试。

现场原位测试通过专用设备测试岩体的力学物理性质,具有接近真实反映岩体性质的优势,但现场测试又受诸多条件影响,测试结果通常不稳定,有的设备结构复杂,难以在地下空间展开。

实验室测试是通过在岩体上钻孔取芯,加工成标准试件在实验室内进行物理力学性质测试。

实验室测试结果通常较为稳定,但岩石试件脱离岩体,难以体现出真实地质环境的影响,而且当岩体较为破碎或者一些岩石强度较低时,难以取出完整的岩芯。

1波速测试概述对矿区地面钻孔取芯制成的岩石标准试件进行岩石波速测试,采用全波列测井方法在钻孔内进行岩体波速测试,确定现场岩体的波速,对比实验室测试得到的岩石波速,分析岩石声波波速与岩体声波波速之间的相关性。

岩石波速测试的设备由示波器、脉冲收发器、探头3部分组成。

岩土工程勘察与软件应用:波速测试

岩土工程勘察与软件应用:波速测试

(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。
压入式波速探头
振源-激振板
压入波速探头
敲击板×30cm×5cm (2)铁锤:10磅左右 (3)贴壁式井中三分向检波器
三、 试验方法
(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)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 cm 厚粗砂,板上压400kg左右重物。当铁锤水平敲击板端
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。

岩土工程测试与检测技术的应用

岩土工程测试与检测技术的应用

岩土工程测试与检测技术的应用摘要:随着时代的发展和进步,带动了我国各工程领域的进步。

近年来,在岩土工程勘察中,岩土工程测试与检测技术的实施关系着岩土工程的质量。

本文以某道路工程岩土工程勘察项目为例,探讨了室内土工试验、岩体力学实验、原位测试在岩土工程中应用。

关键词:岩土工程;测试与检测技术引言岩土工程试验技术是岩土工程勘察中的主要组成部分,是获取岩土体物理力学参数的主要途径,在现代化建筑、桥梁、道路工程中的应用极为广泛。

岩土工程试验技术根据测试环境可分为室内试验法和现场试验法,前者主要指的是土工试验技术,而后者则指的是原位测试技术。

原位测试技术能够较精准地获取拟建区域岩土体的物理力学参数,为拟建项目设计编制提供了可靠的数据。

本文以原位测试为研究对象,分析其在岩土工程勘察中的应用。

1岩土工程测试与检测技术概述随着社会的进一步发展,岩土工程建设规模不断扩大,为保证工程质量,维护企业工程建设经济效益,就需要合理的应用测试与检测技术。

立足于工程实际建设情况而言,测试与检测技术的合理应用可以帮助工程建设人员更好的把握工程建设情况,让后续工程建设指导工作更加具有针对性。

现场检测出的实际参数与设计参数的比较结果,便是工程建设的主要依据。

就目前我国岩土工程测试情况而言,常用的测试与检测方法有室内土工试验以岩体力学试验等,这些试验方法会在岩土工程的各个阶段中发挥重要作用。

2土工程测试与检测技术内容及其应用研究2.1原位测试技术概况原位测试技术是施工现场快速获取岩土体参数的主要方法,可分为半定量和定量两种方法。

其中,定量方法指的是在已经成形的岩土体上进行的原位测试,如土体渗透试验、静止状态的承载试验等;半定量方法指的是在缺乏试验能力或者环境的条件下进行的试验,如深入样品试验、触碰试验等。

因此,现场原位测试技术类型是多样的,因此,选择技术方法应结合工程结构形式、拟建区域岩土体基本情况等选择合理的测试技术。

波速测试技术是原位测试技术的一种,在岩土工程勘察中应用极为广泛。

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。

岩土工程测试第十章波速测试

岩土工程测试第十章波速测试

(2)波形特征。压缩波传递的能量小,因此波峰小;剪切波
传递的能量大,因此峰值大。 (3)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。
压缩波记录的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b中波形是在离孔口5m深 处记录所得,其压缩波记录长度要短得多。如在孔口记录,波 形中就不会出现压缩波。当测点深度大于20m或更深时,由于 压缩波能量小,衰减较快,一般放大器有时候测不到压缩波波 形,记录下来的波形图只有剪切波,这样就更容易鉴别了。
根据以上推导,可得剪切波到达任意测点的走时:
1 h i h i1 i1 h j h j-1 ti ( ) cos i Vsi Vsj j1
i arctan(
dx ) hi
(2)反演公式 根据正演公式变形得到: 三、仪器设备组成
Vsi h i h i1 i 1 h h j j-1 t i cos i Vsj j1
五、资料整理
1.波形鉴别
仅讲剪切波达到时间的判断方法。 在测试岩土体剪切波速时,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板内产生 的压缩波向地下折射,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。区分的标志是: (1)波速不同。压缩波速度快,剪切波速度慢。因此,压缩 波先到达,剪切波后到达。
单孔法测试所需仪器设备一般包括 以下两部分: (1)震源:指的是弹性波激发装置。
(2)弹性波接收装置:包括检波器、
放大器及记录显示器。
1.震源 人工激发是一种最简单的方法,用得也最普遍。常用的 振源激发装置是尺寸为2500mm ×300mm ×50mm 的木板,木 板的长度方向中垂线应对准测试孔中心。孔口与木板的距离

岩土工程原位测试 5 波速测试

岩土工程原位测试 5 波速测试

岩土体弹性波速的意义
弹性波波速与介质物理参数的关系
E (1 )(1 2 )
E 2(1 )
— 泊松比
将以上表达式代入弹性波速公式得:
E(1 ) VP (1 )(1 2 )
VS
E
2(1 )
E VS2 (3VP2 4VS2 )
VP2 VS2
VS2
VP2 2VS2
2(VP2 VS2 )
➢ 混凝土构件(梁、柱、桩等)质量评价,岩土体密实度评价……
岩土体弹性波速的意义
弹性波波速与介质物理参数的关系
➢ 纵波波速 VP
一维介质
VP
E
三维介质 V P
2
➢ 横波波速 VS
VS
当 = 0 时,VS = 0。 液体中不能传播横波
式中, — 拉梅常数; — 介质密度; — 剪切模量;E — 杨氏模量
岩土体波速测试的方法
测试方法概览
➢岩土样品测试
穿透法
➢建筑构件测试
穿透法、跨孔法、面波法
➢岩体波速测试
穿透法、跨孔法、面波法
➢场地土层波速测试
单孔法、跨孔法、面波法
Blaster Pump
Time break
Amp
Recorder
A
B Weight
B
C
Geophones for
Plank
Receiver 2
P- and Swaves
P- and Swaves
No.1
No.2
No.3
Boreholes
Also called the “cross-hole” method.
Requires two or more boreholes.

波速测试在岩土工程勘察中的应用

波速测试在岩土工程勘察中的应用
形;
况硬 地质分层 , 沿深度方 向每隔 1 2 ~ m布置一个测点 。钻 时应注意保 L 持井孑 垂直 , L 并宜用泥 浆护壁或下套管 , 套管壁 与孔壁应紧密接触 。测 试时, 源与接收孔 内的传感器应设置存 同一水平 面。当振源采用剪切 振
波 锤 时 , 采 用 一 次 成 孔 法 ; 振 源 采 _ 标 准 贯 入 试 验 装 置 时 , 采 用 宜 当 L } J 宜 分 段 测 试 法 。 测 试 深 度 大 于 1m 时 , 须 对 所 有 测 试孔 进 行 倾 斜 度 及 当 5 必 倾 斜 方 位 的测 试 ; 点 间距 不 应 大 于 l 测 m。当采 用 一 次 成 孑 法 测 试 时 , L 测
科 技信息
工 程 技 术
波 速 i i 岩 土 工 程 勘 察 【 的 应用 m  ̄在 l l 】
河北建 设勘 察研 究 院有 限公 司 董树 巍 刘 伟 强
[ 摘 要 ] 岩 土 工 程 勘 察 中 , 用 波 速 原 位 测 试 方 法 测 定 覆 盖 层 厚 度 及 划 分 场 地 类 型 。 本 文 首 先 阐 明 了波 速 测 试 的 原 理 及 具 体 方 在 采 法 , 后 通 过 具 体 工 程 实例 介 绍 了单 孔 法 的 应 用 。 然 [ 键 词 ] 速 测 试 单 孔 法 关 波
等效剪切
粉砂互层
1 44 8 .2 22 .9 14 1 9 2l 6 . 1 O-0 8 3 1 5 71 9 . 1 46 8 .0
波 速
1 .4 76 1 1 -8 77 3 1 . 765l 1 -5 77 2 1 .0 78 1 1 .5 799
粉砂
2 12 4 .3 2l . 4 90 2 29 4 .4 2 68 3 .9 2 47 9 .5 2 42 4 .7

波速测试(1)

波速测试(1)

则剪切波到达测点h 的走时t 则剪切波到达测点h1的走时t1为
6.3 单孔法
对于第2 个测试点h 设深度h 对于第 2 个测试点 h2 , 设深度 h1 ~ h2 土层 的剪切波速度为v 剪切波射线长度为L 的剪切波速度为 vs2 , 剪切波射线长度为 L2 , 它与钻孔轴线的夹角为θ 它与钻孔轴线的夹角为θ2。 又可分为L 两段,其中L 而 L2 又可分为 L21 和 L22 两段 , 其中 L21 段对 应的波速为v 段对应的波速为v 应的波速为vs1,L22段对应的波速为vs2。 根据三角关系,两段射线的长度L 根据三角关系 , 两段射线的长度 L21 和 L22 分别为
6.1 概述
1 . 基本原理 : 利用弹性波在不同弹性介质中的波速差 基本原理: 来获得岩、土体的工程性质。 异,来获得岩、土体的工程性质。 弹性波的分类: 2.弹性波的分类:体波和面波 体波: (1)体波:在介质体内传播 纵波: 压缩波: 纵波:P波、压缩波:质点振动方向与波的传播 方向一致; 方向一致; 横波: 剪切波: 横波:S波、剪切波:质点振动方向与波的传播 方向垂直;Sv、 方向垂直;Sv、SH 面波: (2)面波:在介质分界面传播 瑞利波 (Rayleigh) 、 R 波 : 在介质表面传播 , 其轨迹是逆时针旋转的椭圆; 其轨迹是逆时针旋转的椭圆; 勒夫波(Love) (Love)、 勒夫波(Love)、L波:在介质分界面传播
2 计算分层贯入阻力
单孔贯入阻力:算术平均法或按触探曲线采用面积法。 单孔贯入阻力:算术平均法或按触探曲线采用面积法。 场地分层贯入阻力: 计算勘察场地的分层阻力时 , 场地分层贯入阻力 : 计算勘察场地的分层阻力时, 按各孔穿越该层的厚度加权平均法计算场地分层的平均 贯入阻力: 贯入阻力:
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3. 面波法 瑞利波是在介质表面传播的波, 瑞利波是在介质表面传播的波,其能量从介质表面以指数规律 沿深度衰减,大部份在一个波长的厚度内通过, 沿深度衰减,大部份在一个波长的厚度内通过,因此在地表测得的 面波波速反映了该深度范围内土的性质, 面波波速反映了该深度范围内土的性质,而用不同的测试频率就可 以获得不同深度土层的动参数。 以获得不同深度土层的动参数。 面波法有两类测试方式,一是从频率域特性出发, 面波法有两类测试方式,一是从频率域特性出发,通过变化激 振频率进行量测称为稳态法;另一种从时间域特性出发,瞬态激发 振频率进行量测称为稳态法;另一种从时间域特性出发, 采集宽频面波,这种方法操作容易,但是资料处理复杂。本章仅介 采集宽频面波,这种方法操作容易,但是资料处理复杂。 绍稳态法。 绍稳态法。 稳态法是利用稳态振源在地表施加一个频率为f的强迫振动, 稳态法是利用稳态振源在地表施加一个频率为 的强迫振动, 的强迫振动 其能量以地震波的形式向周围扩散, 其能量以地震波的形式向周围扩散,这样在振源的周围将产生一个 随时间变化的正弦波振动。通过设置在地面上的两个检波器A和B 随时间变化的正弦波振动。 通过设置在地面上的两个检波器 和 检出输入波的波峰之间的时间差,便可算出瑞利波速度 检出输入波的波峰之间的时间差,便可算出瑞利波速度VR。
6
激振控 制器
记录仪
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跨孔法的测试场地宜平坦,测试孔宜布置在一条直线上。 跨孔法的测试场地宜平坦,测试孔宜布置在一条直线上。测试 孔的间距在土层中宜取2~5m, 在岩层中宜取 , 在岩层中宜取8~15m; 测试时 , 应 孔的间距在土层中宜取 ; 测试时, 根据工程情况及地质分层,沿深度方向每隔 布置一个测点。 根据工程情况及地质分层,沿深度方向每隔1~2m布置一个测点。 布置一个测点 钻孔时应注意保持井孔垂直,并宜用泥浆护壁或下套管, 钻孔时应注意保持井孔垂直,并宜用泥浆护壁或下套管,套管 壁与孔壁应紧密接触。测试时, 壁与孔壁应紧密接触。测试时,振源与接收孔内的传感器应设置在 同一水平面。 同一水平面。 现场测试方法: 现场测试方法: (1)当振源采用剪切波锤时,宜采用一次成孔法; )当振源采用剪切波锤时,宜采用一次成孔法; (2)当振源采用标准贯入试验装置时,宜采用分段测试法。 )当振源采用标准贯入试验装置时,宜采用分段测试法。 当测试深度大于15m时,必须对所有测试孔进行倾斜度及倾斜 时 当测试深度大于 方位的测试;测点间距不应大于 。 方位的测试;测点间距不应大于1m。 当采用一次成孔法测试时,测试工作结束后, 当采用一次成孔法测试时,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 作重复观测,其数量不应少于测点总数的10%;也可采用振源孔和 ; 接收孔互换的方法进行复测。 接收孔互换的方法进行复测。
2
kPa kPa
(5-7) ) (5-8) ) (5-9) )
Gd = ρv s
m2 − 2 ν = 2(m 2 − 1)
波速比, 式中 m——波速比,m=vP/vs。 波速比
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5.3 试验成果的整理分析
1. 单孔法 确定压缩波或剪切波从振源到达测点的时间时, 确定压缩波或剪切波从振源到达测点的时间时 , 应符合下 列规定: 列规定: (1)确定压缩波的时间,应采用竖向传感器记录的波形; )确定压缩波的时间,应采用竖向传感器记录的波形; (2)确定剪切波的时间,应采用水平传感器记录的波形。 )确定剪切波的时间,应采用水平传感器记录的波形。 由于三分量检波器中有两个水平检波器, 由于三分量检波器中有两个水平检波器 , 可得到两张水平分量 记录,应选最佳接收的记录进行整理。 记录,应选最佳接收的记录进行整理。 压缩波或剪切波从振源到达测点的时间, 压缩波或剪切波从振源到达测点的时间 , 应按下列公式进 行斜距校正: 行斜距校正: T=KTL
岩土工程原位测试技术
第5章 波速试验 章
1
第5章 内 章
5.1 试验设备和方法 5.2 基本测试原理 5.3 试验成果的整理分析 5.4 试验成果的应用 讨 论

2
5.1 试验设备和方法
5.1.1 试验设备 试验设备一般包含激振系统、信号接收系统(传感器) 试验设备一般包含激振系统、 信号接收系统(传感器 )和信 号处理系统。 号处理系统。 测试方法不同,使用的仪器设备也各不相同。 测试方法不同,使用的仪器设备也各不相同。 5.1.2 测试方法 由于土中的纵波速度受到含水量的影响, 由于土中的纵波速度受到含水量的影响, 不能真实地反映土 的动力特性,故通常测试土中的剪切波速, 的动力特性 ,故通常测试土中的剪切波速,测试的方法有单孔法 (检层法)、跨孔法以及面波法(瑞利波法)等。 检层法) 跨孔法以及面波法(瑞利波法)
5.2 基本测试原理
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、 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, 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。 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, 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, 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。 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。 的力学和工程性质。 根据弹性理论, 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 并以纵波、横波和面波等形式从振源向外传播。 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。 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, 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: 方程。相应的波速为:
( 4)根据实际情况调整频率变化速率 ( 步长 ) , 一般仪器中 ) 根据实际情况调整频率变化速率(步长) 都设置了频率自动降低设备,可以任意选择,但步长太小, 都设置了频率自动降低设备,可以任意选择,但步长太小,作业时 间长;步长太大,又会影响观测精度。 间长;步长太大,又会影响观测精度。
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(3)改变激振频率,测试不同深度处土层的瑞利波波速; )改变激振频率,测试不同深度处土层的瑞利波波速; ( 4)电磁式激振设备可采用单一正弦波信号或合成正弦波信 ) 号。 因为瑞利波在半无限空间中是在一个波长范围内传播的。 因为瑞利波在半无限空间中是在一个波长范围内传播的。低频 激振时,波长变长,可测出深层瑞利波速度。由低向高逐渐改变激 激振时, 波长变长, 可测出深层瑞利波速度。 振频率,波长由长变短,探测深度由深变浅, 振频率,波长由长变短,探测深度由深变浅,从而得出不同深度的 弹性常数。 弹性常数。 测试过程中要注意如下几点: 测试过程中要注意如下几点: ( 1)A、B检波器的距离一定要小于 个波长的距离。这是因 ) 、 检波器的距离一定要小于1个波长的距离 。 检波器的距离一定要小于 个波长的距离 如果设置的距离过大,就可能会出现相位差的误判。 为,如果设置的距离过大,就可能会出现相位差的误判。但检波器 间的间距又不应太小,否则会影响相位差的计算精度; 间的间距又不应太小,否则会影响相位差的计算精度; (2)为提高确定相位差的精度,应尽量选取小的采样间隔; )为提高确定相位差的精度,应尽量选取小的采样间隔; ( 3)为保证波峰的可靠对比和压制干扰波,需要时可将正弦 ) 为保证波峰的可靠对比和压制干扰波, 激振波加以调制; 激振波加以调制; 13
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测试设备由激振系统和拾振系统组成。 测试设备由激振系统和拾振系统组成。 激振系统一般多采用电磁式激振器。 激振系统一般多采用电磁式激振器。系统工作时由信号发生器 输出一定频率的电信号,经功率放大器放大后输入电磁激振器线圈, 输出一定频率的电信号,经功率放大器放大后输入电磁激振器线圈, 使其产生一定频率的振动。 使其产生一定频率的振动。 拾振系统由检波器、放大器、双线示波仪及计算机四部份组成。 拾振系统由检波器、放大器、双线示波仪及计算机四部份组成。 检波器接收振动信号,经放大器放大,由双线示波仪显示并被记录。 检波器接收振动信号,经放大器放大,由双线示波仪显示并被记录。 整个过程由计算机操作控制。 整个过程由计算机操作控制。 面波法不需要钻孔,不破坏地表结构物,成本低而效率高, 面波法不需要钻孔,不破坏地表结构物,成本低而效率高,是 一种很有前途的测试方法。 一种很有前途的测试方法。 测试工作可按下述方法进行: 测试工作可按下述方法进行: (1)激振设备宜采用机械式或电磁式激振器; )激振设备宜采用机械式或电磁式激振器; 的竖向传感器, ( 2) 在振源的同一侧放置两台间距为 ∆ l的竖向传感器, 接收 ) 在振源的同一侧放置两台间距为∆ 的竖向传感器 由振源产生的瑞利波信号; 由振源产生的瑞利波信号;
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1. 单孔法 单孔法是在一个钻 孔中分土层进行检测, 故又称检层法,因为只 需一个钻孔 , 方法简便 , 在实测中用得较多,但 精度低于跨孔法。单孔 法的现场测试情况如图5法的现场测试情况如图 1所示。 所示。 所示
4
对准备工作的要求: 对准备工作的要求: (1)钻孔时应注意保持井孔垂直,并宜用泥浆护壁或下套 )钻孔时应注意保持井孔垂直, 套管壁与孔壁应紧密接触; 管,套管壁与孔壁应紧密接触; (2)当剪切波振源采用锤击上压重物的木板时,木板的长 )当剪切波振源采用锤击上压重物的木板时, 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 向中垂线应对准测试孔中心,孔口与木板的距离宜为 ; 上所压重物宜大于400kg;木板与地面应紧密接触; 上所压重物宜大于 ;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 )当压缩波振源采用锤击金属板时, 离宜为1~3m; 离宜为 ; (4)应检查三分量检波器各道的一致性和绝缘性。 )应检查三分量检波器各道的一致性和绝缘性。 测试工作要求: 测试工作要求: ( 1) 测试时 , 应根据工程情况及地质分层 , 每隔 ) 测试时, 应根据工程情况及地质分层, 每隔1~3m布 布 置一个测点,并宜自下而上按预定深度进行测试; 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 )剪切波测试时, 并予以固定;沿木板纵轴方向分别打击其两端, 并予以固定 ; 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; 反的两组剪切波波形;
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