地脉动测试技术讲解
地脉动报告
毕节市都市港湾工程1-5号楼地脉动测试报告贵州华凯岩土工程有限公司2011年9月毕节市都市港湾工程1-5号楼地脉动测试报告一、概述为配合工程岩土工程勘察工作，我公司对毕节市都市港湾工程1-5号楼进行了地脉动测试。
本次外业工作于2011年9月5日完成了工程3个点地脉动测试工作。
工作中严格按照《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）进行，经过室内资料分析与处理，现提交本次测试成果报告。
二、测试目的地脉动测试：为测定每个方向的平均地脉动的主频率（即地脉动周期）频谱带宽及相应地脉动的平均振幅，所测结果可为高层建筑结构抗震设计计算提供参考。
三、工作方法及技术1测试原理地脉动测试主要测定自然振源引起的振幅为10-6—10-7m、频率为0.5—20Hz的微振动波群，又称常时微动。
2测试方法为准确测定地脉动自振周期，要求在距离测点半径150m内没有人为振动干扰，因此一般在深夜安静环境下进行测量。
每个测点在测试时应同时测定2个水平方向和1个垂直方向的地脉动。
一般在现场测试时水平方向选择东西向和南北向。
3仪器设备及现场测试①仪器设备本次检测使用先进的RSM—24FD浮点工程动测仪及三分量拾振器（见图一），该仪器采用国际先进的微电子技术及器件设计制作，其主要技术性能指标为输入信号带宽1Hz-4KHz4道独立瞬时浮点24位A/D采样间隔：10—65536微秒最大增益为25600倍图一地脉动测试系统②现场测试a拾振器的放置三个方向的拾振器应相互垂直放置在平整后的地面。
为便于拾振器与地面紧密接触，应先使拾振器底板与地面紧密接触，然后将拾振器放置在底板上调平。
b信号的采集信号采集时，应根据所需频率范围设置低通滤波频率和采样频率，并且信号采集次数应大于2次。
4资料解释a卓越频率的确定频谱图中最大峰值所对应的频率确定。
当频谱图中出现多峰且各峰的峰值相差不大时，可在频谱分析的同时，进行相关或互谱分析，以便对卓越频率进行综合评价。
场地土剪切波速与地脉动的测试
场地土剪切波速与地脉动的测试地脉动是由场地周围自然振源（风、海浪等）和人工震源（机器振动源、交通工具等）所产生，是地面的一种稳定的非重复性的随机波动。
通常情况下地脉动具有频率低、振幅小等特点。
地脉动具有不同的频幅变化和作用历时，会引起岩土体的不同响应，给工程建设造成不同的问题。
波速勘察，可利用地脉动的测试结果推测波速的可能数值，进行场地类别划分或综合评价场地的工程力学性质.地脉动是地基每时每刻（即使没有地震发生）都存在的一种微小振动，其振幅通常只有几个微米，对周期较短的地脉动，振幅甚至达不到1微米。
地脉动不同于微震，微震有特定的源和发震时间，而地脉动没有特定的源，且在任何时间任何地点都可以观测到它的存在。
产生地脉动的源（即脉动源）可分为自然因素（Capon 1973；Douze 1964）和人为因素（Dou ze 1967；Walker 1964）两大类。
前者如风、雨、海浪、地质内力作用等。
后者如交通运输、机械振动、建筑施工、人群活动等。
因此地脉动信号是由一系列脉动源产生的来自四面八方的各种类型的复杂集合。
显然，脉动源的性质、能量大小以及分布位置是随机的，因而某一地点观测到的地脉动信号也是随机的。
图1是日本学者Kanai（1961）在同一地点观测到的地脉动信号的最大振幅随时间的变化。
从图中可以看出，夜间的振幅比白天小得多，这是由于夜间比较安静，脉动源数量比白天少的缘故地脉动具有较复杂的性质，这种性质与脉动源性质、传播机理以及地层特性参数的变化等因素密切相关。
脉动源是由观测场地周围以及远处一系列振源所组成的，地脉动的激发和波的成分等具有随机性。
尽管脉动源是随机的，地脉动信号也是随机的，但是由于波的多重反射和折射，地脉动在传播过程中积累反映场地土层固有特性的信息。
正是这种不随时间变化的固有信息，使地脉动信号具有某种统计规律性，工程中利用地脉动推断土层构造也正是根据这一点。
（二）、地脉动测试的特点地微动信号是在某场地利用高灵敏度仪器观测到一种随时间变化的微弱振动，它包涵着丰富的地球物理信息。
场地波速结构的地脉动无线测试方法
场地波速结构的地脉动无线测试方法
代志勇;师黎静;陶夏新;路建波
【期刊名称】《世界地震工程》
【年(卷),期】2009(25)3
【摘要】因其简便、经济的独特优势,地脉动台阵方法在场地剪切波速结构探测中得到了广泛应用。
为了兼顾探测深度和探测精细程度,地脉动方法通常需要布设多个不同尺寸的台阵。
传统的有线测试系统极大地影响了地脉动台阵的现场布设和工作效率。
文中介绍了一种地脉动无线测试系统和现场测试方法。
该系统采用了无线控制加固态记录方案,在中心观测点无线控制采集系统的开始、结束采集、保存和传输地脉动采集数据号,极大地降低了现场地脉动台阵测试的工作强度、提高了测试效率。
在一实际工程场地进行的应用表明,利用该系统采集的地脉动台阵数据提取的瑞利波频散曲线和反演的场地剪切波速结构有较高的精度。
【总页数】6页(P113-118)
【关键词】地脉动;无线测试;波速结构;台阵方法
【作者】代志勇;师黎静;陶夏新;路建波
【作者单位】中国地震局工程力学研究所;哈尔滨工业大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU202
【相关文献】
1.声波测试及场地剪切波速测试方法及其应用 [J], 黄志芳;邓晓斌
2.地脉动空间自相关方法反演浅层 S 波速度结构 [J], 刘庆华;鲁来玉;何正勤;胡刚;王凯明;龚艳
3.石家庄市区场地脉动特征及土层剪切波速 [J], 彭远黔;李雪英;高登平
4.上海场地土的脉动特性及剪切波速特征 [J], 胡钧;杜坚
5.中山市城区场地土层剪切波速及脉动特征 [J], 郑洁红;郭钦华
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最新地脉动测试原理及应用知识分享
第二章 地脉动的现场测试 地脉动的测试设备—仪器设备
（1）仪器设备符合指标：
• 通频带为1-40Hz。 • 采用多通道，模数转换 器（A/D）位数应大于12位。
第二章 地脉动的现场测试 地脉动的测试设备—仪器设备
（2）RSM系列产品介绍：
• RSM系列产品技术指标 • RSM—24FD浮点工程动测 仪
1、卓越频率的确定：
• 按频谱图中最大峰值所对应的频率确定。
• 当频谱图中出现多峰且各峰的峰值相差不 大时，可在频谱分析的同时，进行相关或互 谱分析，以便对卓越频率进行综合评价。
第二章 地脉动的现场测试 地脉动测试资料的整理—卓越周期的确定
2、卓越周期的确定：
卓越周期应根据卓越频率确定，并按 下列公式计算：
第二章 地脉动的现场测试 地脉动的测试方法—测试时间的选择
4、测试时间的选择：
一般情况下测试时间 应选择在场地环境安静的 夜间进行。
第二章 地脉动的现场测试
地脉动测试资料的整理
第三节 地脉动测试资料的整理
1、 卓越频率的确定 2、 卓越周期的确定
第二章 地脉动的现场测试 地脉动测试资料的整理—卓越频率的确定
第二章 地脉动的现场测试
地脉动的测试设备
第一节 地脉动的测试设备
1、 拾振器 2、 仪器设备
第二章 地脉动的现场测试
地脉动的测试设备—拾振器
1、拾振器：
• 拾振器的特点 • 常用拾振器的介绍
第二章 地脉动的现场测试
地脉动的测试设备—拾振器
（1）拾振器的特点：
拾振器应具有较高的分辨率 和灵敏度，频带范围0.5-20Hz， 应具有防尘、防潮、防水措施。
商厦地基土剪切波速地脉动测试报告
**商厦地基土剪切波速、地脉动测试报告**勘察院有限公司2007年5月**广场地基土剪切波速、地脉动测试报告测试：编写：审核：**勘察院有限公司2007年5月一、概况受业主的委托, 我院承担了**商厦的勘察钻孔的波速测试和地脉动测试工作。
本次测试工作的目的是对拟建建筑场地进行场地土类型和场地类别的评判，并测试场地的卓越周期和振动幅值。
测试工作依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）及《地基动力特性测试规范》（GB／T50269－97）中的有关规定进行。
我院分别对场地内的zk1#、zk8#钻孔采用单孔检层法进行剪切波波速测试，并在zk8#钻孔附近进行了地脉动测试。
二、仪器设备及测试方法仪器设备：XG—I型多功能测试仪，仪器主要技术指标如下：动态范围：96dB；前放增益：18－60dB（8－1000倍）；道一致性：≤0.1ms；通道数：1至3道可选；采样间隔：0.02—4ms可调；记录长度：512—16k可调；剪切波测试方法：在距孔口约1.5m处放一块振板，上压大于400Kg重物，振板上安置检波器，检波器与XG—I测井仪触发孔连接，将探头放入孔中预定深度，用大于8磅大锤水平敲击振板，产生P、S波沿地层向下传播，由孔中的检波器接收沿井壁传播的P、S波振动信号并把P、S波的振动信号转换成电信号，通过电缆由主机记录显示存储。
对信号进行数据处理后，计算P、S波传播速度。
测试顺序自下而上逐点进行，测点深度基本间隔1.0m。
三、土层波速测试成果经现场波速测试，场地内钻孔各测点的剪切波波速成果图见附图1-1～1-2。
四、建筑场地类别评判1、土层的等效剪切波速计算根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），建筑场地覆盖层厚度的确定，应符合下列要求：a 一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面的距离确定。
b 当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速2.5倍的土层，且其下卧岩土的剪切波速均不小于400m/s时，可按地面到该土层顶面的距离确定。
工程场地地脉动机制分析
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表 。这一传播过程非常复 杂 ， 很难通过直接 跟踪行波 来估计 土层 的放大作用 。通 常 ， 用频谱 分析方 法研究 土层 内的多次 反射 、 利
１ ２ 地脉 动 的面波理 论 ．
明二者非 常一致 。在 面波 研究 方面 ， 由于 介质 的非均 匀性 ， 有 具 该理论认为 ， 地脉 动是 由沿 地表 传播 的面波 引起 的 ， 波数 频散性 的瑞利波 、 角 勒夫波 中均存在高模 式波。在分散性 的波 的分 散 曲线上 ， 群速 度存 在一个极 小值 即为极 小群速度 。依 据面波 的 理论 ， 可以认为表示 面波的极 小群速 度 的频率在 振幅 上 占优势。 采用 Ｈ ｓｅ 矩 阵法计算 面波的分散曲线 ， ａｋｎ 比较 Ｍ波 、 勒夫波 的分 散 曲线与表层微动的功率谱 曲线可知 ， 极小群 速度 的频 率同微动 的卓越频率较为一致。
根据波传播理论 ，Ｈ波从 下伏 基岩 垂直入射覆 盖土层 中 ， Ｓ 在 图 １ ） Ｃ 是地脉动功率谱 ， ｌ ） 多次 反射 理论 求得 的 （ 曲 图 ｄ为 加） 水平成层土 中的传播 可 以用 一维 平面 波在层状 介质 中 的传 播来 线 ， 其主要峰值频点 与地脉 动 的优势频 率也 有较好 的对 应关 系。 模拟。在小应变范 围内， 土层可 以看 作线弹性 或粘 弹性 介质 。从 如此看来 ， 不管是体 波理论 ， 是面波 理论 均能对 地脉 动做 出一 还
关键词 ： 脉动 ， 地 场地 动 力特 性 测 试 ， 波 ， 波 面 体 中 图 分 类 号 ：Ｕ ３ Ｔ４１
波速及地脉动测试报告
波速及地脉动测试报告波速测试报告一、目的与任务 (5)二、现场测试 (5)三、资料整理及成果 (5)1．资料整理 (5)2．波速成果及动力学指标 (6)3．场地卓越周期 (6)4．砂土液化 (6)5．软土震陷 (6)6．场地土类型及场地类别 (6)四、结论 (7)附表：建造场地土物理力学动参数成果表该建造场地位于昆明市昌宏路旁，为了更好地对场地进行地震效应分析与评价，在场地工程地质勘察阶段我们对 12 个勘察孔进行了现场地震波速测试，其目的与任务是：1 .测定勘察孔深度内不同岩性层之地震波速(Vp、Vs)；2 .估算场地卓越周期(Ts)；3 .判别砂土液化；4 .软土震陷分析；5 .划分场地土类型和建造场地类别。
根据现场测试条件及现场勘察施工情况，按要求选择了 ZK92、ZK88、ZK82、ZK75 、ZK63、ZK55、ZK53、ZK38、ZK28、ZK16、ZK5 和 ZK30 号钻孔进行现场测试，共完成 824 个测点。
现场工作中，执行《地基动力特征测试规范》 (GB/T50269-97)，采用检层法，测点普通布置在层厚大于0.5m 的岩性分界面处，对较厚岩性层进行加密测试。
测试仪器为中科院武汉岩土力学研究所研制的RSM-16H 工程动测仪。
1 .资料整理测试的资料处理采用仪器研制单位的横波测试分析处理软件包进行分析整理。
2 .波速成果及动力学指标采用偏移时距法求取纵波、横波波速，用加权平均求取层速度。
3 .场地卓越周期该场地进行了现场地脉动测试 ,场地卓越周期以地脉动实测资料为 准。
4 .砂土液化根据《岩土工程勘察规范》 (GB50021-2001)，对地面下 20m 深度范 围内的饱和粉土液化可能性，按P 222 (5 ·11)式计算(云南地区粉砂粘 粒含量普遍偏重，仍按粉土的相关参数计算)，据实测剪切波(横波)速 度值在设防烈度 8 度条件下进行了初步判别，结果见表 1。
5 .软土震陷Vs (m/s) Vs (m/s)测 临209 213 216 236 208 201 206 233 220 203 225 230 222 202 224 216 199 197 225 210 210 205 210 190 209 247 215 211 217 242液化不液化液化不液化液化 不液化 液化13.00 17.20 11.30 16.60 11.60 16.00 11.40 13.50 10.80 12.60 11.80 9.90 19.00 12.70 18.50粉土 粉砂 粉土 粉砂 粉土 粉砂 粉土 粉砂粉土粉砂 粉土 粉砂ZK92 ZK82 ZK75 ZK63ZK55ZK53 ZK28 ZK16ZK30从实测平均剪切波速度值看，该场地揭露出的泥炭质黏土实测剪切波速 Vs＜150m/s，根据《岩土工程勘察规范》 (GB50021-2001) P223 第5 ·7 · 11 条及表5 ·5 的规定及要求的临界等效剪切波速值等综合分析，该建造场地在 8 度地震条件下需适当考虑软土震陷影响。
地脉动测试
一般规定本章适用于周期在0.1～1.0s，振幅小于3μm的地脉动测试，为工程抗震和隔振设计提供场地的卓越周期和脉动幅值。
测试结果应包括下列内容：（1）测试资料的数据处理方法及分析结果；（2）脉动时程曲线；（3）富氏谱或功率谱图；（4）测试成果表。
设备和仪器1、地脉动测试系统应符合下列要求：（1）通频带应选择为1 ～40HZ，信噪比应大于80dB;（2）低频特性应稳定可靠，系统放大倍数不应小于106；（3）测试系统应与数据采集分析系统相配接。
2、传感器除应符合本规范第4.2.3条外，也可采用频率特性和灵敏度等满足测试要求的加速度型传感器；对地下脉动测试用的速度型传感器、通频带应为1～25HZ，并应严格密封防水。
3、放大器应符合下列要求：（1）当采用速度型传感器时，放大器应符合本规范第4.2.4条的要求；（2）当采用加速度型传感器时，应采用读通道适调放大器。
4、信号采集与分析系统宜采用多通道，模数转换器（A/D）位数不宜小于12位；曲线和图形显示不宜低于图像清晰度指标（VGA），并应具有抗混淆滤波功能，低通滤波宜为80dB/oct，计算机内存不应小于4.0MB，并应具有加窗功能和时域、频域分析软件。
5、测试仪器应每年在标准振台上进行系统灵敏度系数的标定，以确定灵敏度系数随频率变化的曲线。
测试方法1、每个建筑场地的地脉动测点，不应少于2个；也可根据工程需要，增加测点数量。
2、当记录脉动信号时，在距离观测点100m范围内，应无人为振动干扰。
3、测点宜选在天然土地基上及波速测试孔附近，传感器应沿东西、南北、竖向三个方向布置。
4、地下脉动测试时，测点深度应根据工程需要进行布置。
5、脉动信号记录时，应根据所需频率范围设置低通道滤波频率和采样频率，采样频率宜取50 ～100HZ，每次记录时间不应少于15min，记录次数不得少于2次。
数据处理，宜作富氏谱或功率谱分析；每个样本数据宜采用1024个点；采样间隔宜取0.01～0.02s，并应按下列公式计算：式中T——场地卓越周期（s）；ƒ——卓越频率（HZ）。
交河故城病害特征及动力测试分析
交河故城病害特征及动力测试分析作者：李桐林石玉成刘琨卢育霞王常亚缐正英来源：《地震研究》2020年第03期摘要：介绍了交河故城存在的风蚀、雨蚀、掏蚀、裂隙和崩塌等主要病害类型，总结其现有加固方式，并对典型遗址体进行地脉动测试，结果显示：①土遗址的自振频率主要在1.72～6.03 Hz，阻尼比主要在0.027～0.043，符合实际情况;②墙体相对于塔体墩台的自振频率较大，受地震作用影响较大，应对交河故城居民墙、佛寺墙等薄弱墙体进行重点监测与保护;③地脉动由底部传至顶部，其速度存在明显放大效应，放大倍数约为1.5～3倍。
关键词：交河故城;病害特征;加固方式;动力测试;放大效应0 引言土遗址是指古代建筑被毁后遗留下的土建筑体部分。
据统计，丝绸之路沿线的104处国家级重点土遗址文物中，34%分布在地震烈度Ⅷ度或Ⅷ度以上地区，51%分布在Ⅷ度区，15%分布在Ⅵ度区（石玉成等，2010;胡明清，2008），该区域在严峻背景下的土遗址动力响应分析及抗震保护已成为土遗址科学研究与保护的一项重要内容，石玉成等（2013）概述了土遗址文物的主要病害特征及成因机制，针对土遗址特殊性提出了防震保护加固的原则和抗震加固方案;梁濤（2010）利用FLAC软件对新疆苏巴什佛寺遗址进行了地震动计算的研究，分析其破坏模式，找到了土遗址的薄弱位置;孔德政等（2018）通过土工试验和数值模拟研究不同类型长城在地震作用下的动力响应特征及抗震稳定性情况。
新疆吐鲁番地区交河故城作为丝绸之路沿线标志性土遗址之一，具有两千多年悠久历史，是古代西域政治、经济、文化中心之一，是目前世界上最古老的、也是保护最好的生土建筑城市之一，对现今建筑文化的发展有着非常重要的意义（李最雄，2003）。
交河故城几乎是从天然生土中挖掘而成，这与大多数土遗址有着明显的差异，其病害特点、加固方式及其动力特性值得深入研究。
因而，本文对交河故城病害、加固类型进行实地勘察，并对典型土遗址进行动力特性测试，以期为后续交河故城研究提供理论基础。
地脉动测试方法
地脉动测试方法地脉动测试呀，就像是给大地做个体检呢。
一、测试设备的准备。
咱得有专门的仪器哦。
这仪器就像医生的听诊器一样重要。
一般是那种高灵敏度的加速度传感器啦。
这个传感器得好好安置，要把它稳稳地放在地面上，就像给它找个舒服的小窝，这样它才能准确地感受到大地的脉动。
要是放得歪歪扭扭的，那测出来的数据可就不准啦。
而且还得给它连上线，连接到数据采集系统上，就像给它们牵了根小绳子，让信息能顺利地传递过去。
二、测试地点的选择。
选地方可有讲究啦。
不能随便找个地儿就开始测。
要是在那种有很多大型机器在旁边轰隆隆响的地方，就像在菜市场里听心跳一样，全是杂音，测出来的数据就被干扰得乱七八糟的。
最好是找那种比较安静的地方，远离那些吵闹的源头，像公园的角落里呀，或者是还没怎么开发的空旷野地。
不过呢，也不能太偏啦，得方便我们把仪器设备搬过去，总不能把仪器扛到深山老林里，结果自己迷路回不来了吧。
三、测试时间的确定。
时间也很关键呢。
不同的时间大地的脉动可能会有点不一样哦。
就像人在白天和晚上的状态可能不同。
一般来说呢，要选那种相对稳定的时间段。
比如说没有太多风的时候，因为风要是呼呼地吹，就像有人在旁边捣乱一样，会影响测试结果。
而且要避免那种有大型车辆频繁经过的时段，那些大卡车轰隆隆开过，大地都要抖三抖，这时候测出来的数据就不准确啦。
四、数据采集与分析。
当仪器都安置好，地点和时间也选对了，就开始采集数据啦。
这时候就静静地等着仪器收集大地的“心跳”数据。
采集到的数据就像一堆宝藏，但是得好好分析才能知道它的价值呢。
我们要通过专门的软件，把那些杂乱无章的数据整理得井井有条，看看有没有什么规律。
比如说，是不是有周期性的波动呀，就像人的心跳是有规律的一样。
要是发现数据有异常，那可能就得重新检查一下测试的各个环节，是不是仪器出问题啦，还是测试地点突然有了干扰源呢。
地脉动测试就是这么个有趣又有点小讲究的事儿呢。
只要每个环节都做好了，就能比较准确地了解大地的脉动情况啦。
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。
地脉动测试技术讲解
前言工程抗震设计是地震区建筑物设计中的重要内容,通常除了测试场地土剪切波速,进行场地土类型划分、场地类别划分、场地地震反应分析外,测试场地脉动卓越周期也是一项重要工作。
场地脉动卓越周期的测试除了防止特殊的地震效应发生,避免拟建建筑物自振周期与场地脉动卓越周期一致或接近,在地震发生时,地基与建筑物产生共振或类共振；还可依据场地脉动卓越周期作为工程抗震中场地土类型划分、场地类别划分的标准,以及估算地震动峰值加速度。
因此, 从地脉动出发研究地基土层构造与地脉动卓越周期的关系以及不同场地类别的卓越周期特征, 以便对地基土层场地准确评价,以及有针对性地选用基础结构与埋深等方面都具有重要的理论及现实意义。
1 地脉动简介在一般情况下,任何时刻在地球表面的任何地点,都可以用高灵敏度的仪器观测到非地震引起的一种振幅很小的微弱震动噪声,其位移一般只有几微米到几十微米,把这种人体难以察觉到的微小振动称为地脉动。
地脉动是由场地周围自然震源(风、海浪等) 和人工震源(机器振动源、交通工具等) 所产生, 是地面的一种稳定的非重复性随机波动。
通常情况下地脉动具有频率低、振幅小等特点。
从地震观测的角度,按周期长短把地脉动分为两类:一是短周期地脉动;二是长周期地脉动,长短周期地脉动有如下区别:(1) 常时微动。
为短周期地微动,一般为0. 1～1 s ,波长较短,是地微动信号中反映场地土动态特性的成分,主要是近距离的人类活动、交通运输、机械振动等人工振动源引起的。
在理论上可用横波在土层中的多层反射理论解释。
(2) 脉动。
为中长周期地微动,一般为1 s至几十秒,波长较长,是地微动中反映振源特性的分量,主要是由海浪、风雨、气候、雷电、火山、地震等自然现象变化引起的,由较远距离的振源或海洋波浪、大气环流及地球深部构造运动激发,可利用它研究地震、台风、火山及地球内部的其它运动,理论上可用面波传播特征解释。
相对于常时微动而言,是一短期内的振动现象,故称之为“脉动”。
实验四地脉动测试
实验四地脉动测试
一.实验目的
地脉动是由场地周围自然振源（风、海浪等）和人工震源（机器振动源、交通工具等）产生的地面非重复性的随机波动。
通常情况下地脉动具有频率低、振幅小等特点，其振幅通常只有几个微米，有的频率成分甚至达不到1微米。
本实验依据《地基动力特性测试规范》的相关规定，利用数据采集分析系统记录地脉动时程曲线，分析场地振动的卓越周期和微震幅值，为建筑抗震设计提供实测数据。
二.实验内容
1. 测点选取；
2. 传感器布设与调整；
3. 传感器、放大器、数据采集分析系统的连接；
4. 数据采集与记录（每条时称记录不少于15分钟）；
5. 振动时程回放、信号分析与处理。
三.应配备的主要仪器设备名称和台件数
四.实验步骤
1. 依据布点方案，布设振动传感器；
2. 数据线连接：传感器、放大器、接线盒和数据采集分析系统的连接；
3. 实时检查传感器的工作情况，发现异常应检查对应通道传感器的连线和工作情况，必要时更换传感器；
4. 数据米集、记录、保存；
5. 时程回放；
6. 数据分析与处理。
五.数据处理
1. 时程记录图形；
2. 频域分析；
3. 计算场地振动卓越周期。
地脉动测试地基动力特性测试
地脉动测试地基动力特性测试6 地脉动测试6.1 一般规定6.1.1 本章适用于周期在0.1～1.0s、振幅小于3μm的地脉动测试，为工程抗震和隔振设计提供场地的卓越周期和脉动幅值。
6.1.2 测试结果应包括下列内容：（１）测试资料的数据处理方法及分析结果；（２）脉动时程曲线；（３）富氏谱或功率谱图；（４）测试成果表。
6.2 设备和仪器6.2.1 地脉动测试系统应符合下列要求：（１）通频带应选择为1～40Hz；信噪比应大于80dB；（２）低频特性应稳定可靠，系统放大倍数不应小于106；（３）测试系统应与数据采集分析系统相配接。
6.2.2 传感器除应符合本规范第4.2.3条的要求外，也可采用频率特性和灵敏度等满足测试要求的加速度型传感器；对地下脉动测试用的速度型传感器,通频带应为1～25Hz，并应严格密封防水。
6.2.3 放大器应符合下列要求：（１）当采用速度型传感器时，放大器应符合本规范第4.2.4条的要求；（２）当采用加速度型传感器时，应采用多通道适调放大器。
6.2.4 信号采集与分析系统宜采用多通道，模数转换器（A/D）位数不宜小于12位；曲线与图形显示不宜低于图像清晰度指标（VGA），并应具有抗混淆滤波功能，低通滤波宜为80dB/oct，计算机内存不应小于4.0MB，并应具有加窗功能和时域、频域分析软件。
6.2.5测试食品应每年在标准振动台上进行系统灵敏度系数的标定,以确定灵敏度系数随频率变化的曲线。
6.3 测试方法6.3.1 每全建筑场地的地脉动测点，不应少于2个；也可根据工程需要，增加测点数量。
6.3.2 当记录脉动信号时，在距离观测点100m范围内，应无人为振动干扰。
6.3.3 测点宜选在天然土地基上及波速测试孔附近，传感器应沿东西、南北、竖向三个方向布置。
6.3.4 地下脉动测试时，测点深度应根据工程需要进行布置。
6.3.5 脉动信号记录时，应根据所需频率范围设置低通滤波频率和采样频率，采样频率宜取50～100Hz，每次记录时间不应少于15min，记录次数不得少于2次。
地脉动测试方法的应用研究
地脉动测试方法的应用研究张凤亮， 区兆驹土木及建筑工程系，香港城市大学，达之路83号，九龙塘，中国香港摘要地脉动测试是用来测试场地的随机微振动，进行场地土特性研究的一个重要技术。
本文主要研究地脉动测试在地震小区划中的应用与实践。
在本文中，我们首先简要的介绍了数据分析所用的方法-Nakamura方法的基本理论及应用技巧。
这个方法的基本原理是通过计算功率谱密度的最大水平与竖直比率得到的周期进行估算主要卓越周期。
其次，我们讨论了数据收集过程中遇到的困难，例如场地的选择，加速度传感器的放置等。
最后，我们选择了香港新界地区作为研究区域。
然后通过分析采集到的数据得到被测试场地的功率谱和卓越周期。
关键词：地脉动测试， 功率谱密度，场地频率，卓越周期1.介绍地脉动测试[1]是用来测试场地的随机微振动，进行场地土动态特性研究的一个重要技术。
它提供了一个无损伤并且经济的方法来决定一个场地的卓越周期。
这种方法利用环境的随机激励，例如来自周围交通工具，机器，以及风等的激励，来产生的面波去估计表面土的特性。
采集到数据后，根据Nakamura 方法[2][3]进行去分析。
这个方法假设卓越周期可以通过计算功率谱密度的最大水平与竖直比率得到的周期进行估算。
假设的前提是土层趋于在它的主要周期放大水平地震动，但是其竖直振动由于具有在水平共振的相对低频率区域的伪静态的特性，不会被很大的影响。
本文主要研究如何利用地震动测试获得数据，然后通过Nakamura方法的分析去得到场地土的特征周期。
在研究过程中，我们讨论了如何去进行地脉动测试，例如场地的选择，传感器位置，方向，测试的时间长度的选择等，并且讨论了在这个过程中遇到的困难及如何去克服这些困难。
为了将我们的研究应用于实际，我们选择了香港新界地区作为研究区域，通过实际的场地和数据去验证这个方法。
2. 数据分析方法 2.1 Nakamura 方法Nakamura 方法 [2]，也就是通常所说的H/V 方法，是基于在一个适当的频率段内，地表面的竖直振动以面波为主。
基于地脉动谱比法的场地特征参数快速测定
基于地脉动谱比法的场地特征参数快速测定刘宇实;师黎静【摘要】通过37个场地的地脉动单点三分量观测,研究了地脉动单点谱比卓越频率与场地覆盖层厚度、不同深度等效剪切波速以及特征周期等场地特征参数之间的相关性;通过不同区域相关关系以及地震动谱比研究结果的对比,探讨了利用地脉动单点谱比法快速测定场地特征参数的可行性和精度.结果表明:地脉动H/V谱比卓越周期与场地覆盖层厚度存在明显相关性,利用地脉动单点谱比法快速测定场地覆盖层厚度,在1 ～2 Hz频带区间内不同地区相对误差小于15％,在这一区间外相对误差有所增大;地脉动H/V谱比卓越周期与覆盖层等效特征周期Ts大体一致;地脉动H/V谱比卓越周期大于0.5s时,场地的等效剪切波速Vs20和Vs30以及等效周期Ts20和Ts30变化不大,平均分别为200 m/s,250m/s,0.8s和0.6s.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2018(037)013【总页数】8页(P235-242)【关键词】地脉动;H/V谱比;覆盖层厚度;特征周期;等效剪切波速【作者】刘宇实;师黎静【作者单位】中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室,哈尔滨150080;国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心,成都610213;中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室,哈尔滨150080【正文语种】中文【中图分类】TU413.5对于工程地震和岩土工程领域而言，简便性、高效性、易用性始终是决定方法是否被广泛使用的关键因素。
正因为如此，世界各国的抗震设计规范、经验性的地震动预测模型、新一代衰减关系研究和相关的地震区划工作中，都不约而同地采用了等效剪切波速、覆盖层厚度(或称基岩埋深)和特征周期等简化指标来考虑场地条件影响[1-3]。
传统波速测试方法，如钻孔法、地震勘探法等昂贵、耗时、耗力，不利于大规模地开展应用，很多情况下都缺少相关的特征参数。
在美国NGA-west2中50%的台站有场地等效剪切波速Vs30，而NGA-east中仅6%的台站有Vs30[4]。
如何利用测绘技术进行地下脉冲云图测量与分析
如何利用测绘技术进行地下脉冲云图测量与分析地下脉冲云图是一种利用测绘技术进行地下探测和分析的方法，它可以帮助人们更好地了解地下环境和地下资源的分布情况。
本文将介绍如何利用测绘技术进行地下脉冲云图测量与分析。
一、地下脉冲云图的原理地下脉冲云图的原理是利用地下物质对电磁波的反射和散射特性进行测量和分析。
通过发射电磁波，然后接收反射和散射回来的信号，可以确定地下物质的类型、分布和性质。
这种方法可以应用于地质勘探、地下水资源评价、矿产资源勘查等领域。
二、地下脉冲云图测量的仪器与设备地下脉冲云图的测量需要使用特定的仪器和设备。
目前市场上常见的地下脉冲云图测量设备有电磁波雷达、地电雷达等。
这些设备都具有较高的精度和灵敏度，可以提供准确的地下信息。
三、地下脉冲云图测量数据的处理与分析测量得到的地下脉冲云图数据需要进行处理和分析，以便更好地理解地下环境和地下资源的分布情况。
数据处理的关键在于提取有效信息并进行空间分析。
常用的数据处理方法包括数据滤波、数据融合、数据插值等，这些方法可以帮助我们更好地理解地下现象。
四、地下脉冲云图在地质勘探中的应用地下脉冲云图在地质勘探中有着广泛的应用。
通过分析地下脉冲云图，可以对地下构造进行解译，帮助人们了解地下地质情况，寻找矿产资源和地下水资源。
同时，地下脉冲云图还可以提供地下结构的三维信息，为地下工程的规划和设计提供依据。
五、地下脉冲云图在地下水资源评价中的应用地下脉冲云图在地下水资源评价中也有着重要的作用。
通过分析地下脉冲云图，可以确定地下含水层的深度和厚度，判断地下水的质量和水量，帮助人们更好地评价地下水资源的开发价值和利用潜力。
这对于地下水资源管理和保护具有重要意义。
六、地下脉冲云图的未来发展趋势随着测绘技术的不断发展和进步，地下脉冲云图的应用也将不断拓展。
未来，地下脉冲云图的分辨率将进一步提高，精度将进一步提高，应用领域也将进一步扩大。
同时，地下脉冲云图与其他测绘技术的融合将得到加强，为地下研究和勘探提供更多的数据支持。
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5 页 图4 高层建筑场地地脉动测试时、频图 图5 变电站场地地脉动测试时、频图 6 卓越周期的应用 6.1 抗震设计 地震发生时，当工程结构的自振周期与建筑场地的卓越周期相同或相近时,因其共振或
6 页 类共振效应使之承受过大的荷载而破坏,故应避免产生。因此,通过地脉动的研究,测定场地得卓越周期,了解场地土的动态变化特征为工程抗震设计提供依据。 6.2 估算地震动峰值加速度 地震动峰值加速度是抗震设计中的一项重要基本参数。由于我国缺乏丰富的强震记录,通过强震记录推算地震动峰值加速度比较困难,再由于工程造价等原因,一般工程未必为计算地震动峰值加速度而进行场地地震反应分析。 在地基厚度相同时，地基越硬，卓越周期越短，地震动峰值加速度越小，对应的短周期刚性建筑物易损坏;地基越软，卓越周期越长，地震动峰值加速度越大，对应的长周期柔性建筑物易被破坏。 （1985年9月19日墨西哥近海地震在墨西哥市相距不远的A、B两地加速度记录的最大值为1. 982/sm和0. 392/sm ,其中A点的加速度仪布设在市中心附近的重灾区,地基为湖相的淤泥层; B点的加速度仪布设在墨西哥国立自治大学校院内,地基坚硬。 1995年1月17日阪神地震后,日本研究人员分别在余震区神户药科大学和福池小学内布设了加速度仪,药科大学为硬地基,其加速度值分别为0. 182/sm ( N—S)、0. 332/sm ( E—W)、0.132/sm ( U—D)；相邻的福池小学为软地基,其加速度值分别为2. 12/sm ( N—S)、1. 352/sm ( E—W)、0. 722/sm ( U—D)。） 据研究,场地脉动卓越周期、地震烈度和地震动峰值加速度之间有一定的关系。通过场地脉动卓越周期估算地震动峰值加速度是可行的。 日本学者金井清推导出场地脉动卓越周期sT、地震列度MMI（MM烈度)和地震动峰值加速度maxa的经验关系式 MMISTa18.03.1max106.1 我国学者彭远黔推导出场地脉动卓越周期sT、地震列度MMI MM烈度)和地震动峰值加速度maxa的经验关系式 MMISTa331.0124.0max1072.0 6.3 场地土类型划分 《建筑抗震设计规范》( GB50011 - 2001) 用卓越周期划分场地土类型的标准。
2 页 2 常时微动的成因 常时微动主要反映了场地结构的动力学特性,与振源关系不大,可以把它看成是由地下垂直入射的SH波,这种假设可以解释许多实际观测到的现象。 根据波传播理论,SH波从下伏基岩垂直入射覆盖土层中,在水平成层土中的传播可以用一维平面波在层状介质中的传播来模拟。在小应变范围,土层可以看作线弹性或粘弹性介质。从下伏基岩入射的波在基岩与覆盖土层的界面处会发生反射和透射,上行透射波在遇到土层内部的分层界面时还会发生反射和透射,自上层界面处反射向下的下行波也会在下界面处发生反射与透射,新的反射波和透射波又会在前进方向上的下一个界面处产生各自的反射波和透射波。振动经过多次的反射与透射到达地表。 3 测试仪器 图1 武汉岩海基桩动测仪 图2 中国地震局工程力学研究所891-4 拾振器 4 测试方法与信号处理 4.1 测试方法 常时微动测试根据工程需要、面积大小、地层复杂程度等确定测点数量,在同一土层中应至少布置3 个测点，每个测点按相互垂直的X 、Y 、Z 方向布置3 个拾振器,放置在平整密实的土层上,拾振器与土层之间垫上托板,3个拾振器之间距离尽可能靠近,应小于1m。 测点位置应选择在环境安静的地点,尽可能远离脉动源。现场测试应在深夜进行。地脉动测试一定要在同一点上,不同时间观测足够多的次数,以排除主振源因素,则所获得的频谱及参数才能真正反映该点地基的固有特性。
3 页 4.2 信号处理 地脉动信号通常采用功率谱函数来分析描述其频率特性。按频谱图中最大峰值所对应的频率确定为卓越频率,卓越频率的倒数即为卓越周期。 ssfT1 式中：sT为卓越周期（s）；sf为卓越频率。 图3 某场地地脉动实测信号与分析示例sf=2.98Hz sT=0.34s 5 场地土特性对地脉动测试信号的影响 5.1 某高层建筑场地地脉动测试 该场地地形平坦, 岩土层结构单一, 自上而下分别为耕土 、砂质粘性土 以及燕山早期中～微风化花岗岩, 覆盖层深度约为16～19m。地脉动测试结果： 说明在岩土层结构简单,覆盖层深度变化不大的场地, 地脉动卓越周期变化很小, 在不同位置的测试结果甚至可能相同。同时可以看出在这种场地下的功率变谱图波形也相对简单, 为单峰型,主峰突出,频带窄,谱面积小,卓越频率的判定也较准确。 5.2 某变电站场地土类型 T < 0.17 坚硬场地土 0.17 ≤ T < 0.30 中硬场地土 0.30 ≤ T < 0.53 中软场地土 T ≥0.53 软弱场地土 6.4 场地类别划分 《场地微震动测量技术规程》CECE74—1995用卓越周期划分场地土类型的标准： 表2 场地类别 场地土状 卓越周期T/s Ⅰ 坚硬场地土 0.1～0.2 Ⅱ 硬而厚的场地土 0.2～0.4 Ⅲ 软而较厚的场地土 0.4～0.6 Ⅳ 异常松场地土 0.6～0.8 《地震区工程选址手册》用卓越周期划分场地土类型的标准： 表3 场地类别 卓越周期T/ s Ⅰ T < 0. 10 Ⅱ 0. 10 ≤ T < 0.4 Ⅲ 0. 40 ≤ T < 0.80 Ⅳ T ≥0.80 华中科技大学南二楼实验基地地脉动测试成果图
1 页 前言 工程抗震设计是地震区建筑物设计中的重要内容,通常除了测试场地土剪切波速,进行场地土类型划分、场地类别划分、场地地震反应分析外,测试场地脉动卓越周期也是一项重要工作。场地脉动卓越周期的测试除了防止特殊的地震效应发生,避免拟建建筑物自振周期与场地脉动卓越周期一致或接近,在地震发生时,地基与建筑物产生共振或类共振；还可依据场地脉动卓越周期作为工程抗震中场地土类型划分、场地类别划分的标准,以及估算地震动峰值加速度。 因此, 从地脉动出发研究地基土层构造与地脉动卓越周期的关系以及不同场地类别的卓越周期特征, 以便对地基土层场地准确评价,以及有针对性地选用基础结构与埋深等方面都具有重要的理论及现实意义。 1 地脉动简介 在一般情况下,任何时刻在地球表面的任何地点,都可以用高灵敏度的仪器观测到非地震引起的一种振幅很小的微弱震动噪声,其位移一般只有几微米到几十微米,把这种人体难以察觉到的微小振动称为地脉动。 地脉动是由场地周围自然震源(风、海浪等) 和人工震源(机器振动源、交通工具等) 所产生, 是地面的一种稳定的非重复性随机波动。通常情况下地脉动具有频率低、振幅小等特点。 从地震观测的角度,按周期长短把地脉动分为两类:一是短周期地脉动;二是长周期地脉动,长短周期地脉动有如下区别: (1) 常时微动。为短周期地微动,一般为0. 1～1 s ,波长较短,是地微动信号中反映场地土动态特性的成分,主要是近距离的人类活动、交通运输、机械振动等人工振动源引起的。在理论上可用横波在土层中的多层反射理论解释。 (2) 脉动。为中长周期地微动,一般为1 s至几十秒,波长较长,是地微动中反映振源特性的分量,主要是由海浪、风雨、气候、雷电、火山、地震等自然现象变化引起的,由较远距离的振源或海洋波浪、大气环流及地球深部构造运动激发,可利用它研究地震、台风、火山及地球内部的其它运动,理论上可用面波传播特征解释。相对于常时微动而言,是一短期内的振动现象,故称之为“脉动”。
4 页 该场地地面平坦, 地貌上属于岩溶平原区。场地岩土层主要为新近人工堆积形成的素填土、第四系河流冲洪积形成的可塑状粉质粘土、稍密状中细砂、稍密状粗砂、稍密状粉土和稍密～松散状粉细砂层等,下伏基岩为泥盆系中下统( D2 )灰岩层, 基岩面起伏较大,覆盖层深度约为9～15m。地脉动测试结果： 说明在岩土层较多、结构较复杂, 覆盖层深度不均匀的场地, 地脉动卓越周期变化范围较大。同时可以看出在这种场地下的功率变谱图波形也相对复杂, 具有多样化, 为双峰或多峰型, 频带较宽, 能量较分散。
8 页 卓越频率3.48Hz，卓越周期0.29s 卓越频率3.72Hz，卓越周期0.27s 卓越频率3.72Hz，卓越周期0.27s 测试结果：二类场地，中硬土