瑞利波测试技术及其应用
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瑞 利 波 速 度 是 岩 土 层 所 固有 的 特性 ， 与 地 基 土 的 力 学 指 标 它
（ ）４
密切相关 ， 尤其 是承载力 特征值 、 变形模量 Ｅｏ压缩 模量 、 、
动 力 触 探 击 数 Ｎ６ 标 准 贯 入 击 数 Ｎ。瑞 利 波 速 度 表 示 不 同 岩 ３ 、 土 界 面 下 弹 性 面 的 波 传 播 速 度 ， 不 受 地 下 水 影 响 ， 岩 土 的 密 它 与 实 度 关 系密 切 。
性 半 空 间 的 界 面 附 近 存 在 一 种 表 面 波 ， 是 由 于 自 由 边 界 的 作 瑞 利 波 波 速 。 它 用 ， Ｐ波 和 Ｓ波 相 干 涉 而 产 生 的一 种 表 面波 。 １８ 由 ８ ７年 Ｒａｌｇ ２ 瑞 利波 测试 方法 ｙｅ ｈ ｉ 发现 了这种波的存在 并揭示 ｒ其 在弹性 半空 间介质 中的传播 特 现 场 量 测所 需 的 主要 设 备 是 震 源 、 收 器 和记 录器 。 接 性， 因此 ， 这 种 表 面 波 通 称 为瑞 利 波 。 国 外 于 ２ 【 ５ 把 ０ｔ 纪 ０年 代 ｆ ＝ 震 源的频率成分及传感 器的间距直接影响着测试结 果 ， 它取 由 Ｊｎｓ 次将瑞 利 波法 用于 土木 工程 中… 。１７ ｏｅ 首 ９ ３年 ， 国 Ｆ 美 ． 决 于 所 需 测 试 土 层 的 深 度 ， 般 应 使 间 距 大 于 目标 深 度 的 一 半 ， 一 Ｋ． ｈｎ 人 利 用 瞬 态 瑞 利 波 来 研 究 地 质 问 题 ＿一引起 许 多 地 球 Ｃ ａｇ等 ２， 且取源 点至最近检 波器 的距 离等 于两个 检波器 之 问的距离 。一 物理学者的注意 ， 始 了对瑞利 波勘 探理 论及 方法 的深入 研究 。 开 般地 ， 为保证两个检波 器接 收到 的信号有 足够 的相位 差 ， 间距 其 １８ ９４年 ， ａａｉ Ｎ ｚｒ ｎ和 ｓｏ ３使 用重 锤作 为振 源 产生 瑞 利波 ， ａ ｔｋ ｊ 利 Ａ ｘ应 满 足 下式 ： 用 现 场 检 测 得 到 的 瑞 利 波 信 号 ， 过 频 谱 分 析 来 测 定 土 层 波 速 获 通 ／ ＜ △ ＜ ３ （） １ 得 成 功 。我 国 瑞 利 波 法 测 试 技 术 的 研 究 始 于 ２ ０世 纪 ８ ０年 代 中 期 ， 过 几 十 年 的研 究 发 展 ， 利 波 测 试 技 术 已 经 在 很 多 领 域 得 经 瑞 到 了推 广 和 应 用 ， 且 取 得 了较 好 的效 果 。 并 此 时两 信 号 的相 位 差 △＆ 足 关 系式 ： ５满
２ｒ３ ７ ＜△声 ｒ ／ ＜２ｔ （） ２
可 见， 当测试浅层土体的波速时 ， 震源应 以高频为主 ， 而间距
应 较 小 。反 之 ， 测 试 深 层 土 体 的 波 速 时 ， 源 应 以 低 频 为 主 ， 当 震 而 间 距 应 较 大 。在 瞬 态 法 测 试 中 ， 将 两 个 检 波 器 对 称 布 置 在 所 需 应
关 键 词 ： 利 波 ， 程 应 用 ， 试 技 术 ， 试 方 法 瑞 工 测 测
中 图分 类 号 ： Ｕ４ ３ Ｔ １
文 献标 识 码 ： Ａ
饱 和土 中存 在三种 体波 ： 压缩 波 Ｐ 和 以及 剪切波 ｓ 。弹 小 （ 频 率 增 大 ） ， 利 波 的相 速 度 也 减 小 并 趋 近 于 最 上 层 土 的 或 时 瑞
第３ ６卷 第 ２期 ２ ０ １０年 １月
山 西 建 筑
ＳＨＡ ＸＩ ＡＲＣＨ Ｉ ＴＦＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ． １３ ２
Ｊｎ ２ １ ａ． ００
・１５ ・ ５
文章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ０ ０ — １５０ ｌ０ —８ ５２ ｌ ）２０ ５ ２
毒
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３ ２ 工程勘 察及 地基 土 类型 的划分 ．
瑞利波勘探技术是 在无需 钻孔 的情 况下可 测试 出层状 介质
的 弹 性 波 速 ， 与传 统 的 钻孑 波 速 测 试 方 法 相 比较 具 有 无 损 及 快 它 Ｌ 速 的 优 点 ， 以瑞 利 波勘 探 技 术 在 岩 土 工 程 勘 察 的 初 勘 阶段 用 于 所 宏 观划 分力 学性 质 差 异 明 显 的 地 层 、 造 ， 详 勘 阶 段 详 细 描 述 构 在 基 岩 埋 深 、 土 厚 度 等变 化趋 势 的 工作 中 都 具 有 明 显 的 优 势 。 填
１ 瑞利 波的传 播特 性 １ １ 均质 半 空 间 中瑞利 波传播 特 性 ．
半无 限空 间弹性 介 质 中， 在纵波 、 波和 它们相 互干 涉产 测定地点的两侧 。由于瞬态 法的有 效信 号 和干扰信号 在记 录上 存 横 频谱分 析时 ， 同一测 点 重复 接收 到 的多 次信 号 （ 将 如 生的表面波 ， 面波 以速 度 沿地表传播如 图 １ 表 所示 ， 瑞利 波是 难 以区别 ，
一
叠 取 这 种椭 圆 极 化 波 。瑞 利 波 的位 移 沿 深 度 的 变 化 如 图 ２所 示 ， ２ ３次 ～５次 ） 加 ， 其 平 均 值 ， 样 可 有 效 地 压 制 干 扰 信 号 。 图
中 表 示 瑞 利 波 长 ， 图 ２中 可 以看 出瑞 利 波 有 效 传 播 深 度 在 ３ 瑞利 波测 试技 术在 工程 中的应 用 从 １５倍 波 长 左 右 。按 平 面 问题 考 虑瑞 利 波 在半 无 限 空 间 的 传 播 。 ． ３ １ 岩 土物 理 力学参 数原位 测 试 ．
瑞 利 波 测 试 技 术 及 其 应 用
靳 国 支 洋 乙 ０
摘 要 ： 回顾 了瑞利波测试技 术的发展历史及特 点， 细介绍 了瑞利 波测试方法 ， 详 对瑞利波在工程 实践 中的应用进行 了
综述 与 总 结 ， 出瑞 利 波 技 术 具 有 投 资少 、 时 、 力 、 察 范 围广 的特 点 ， 得 推 广 。 指 省 省 勘 值
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瑞 利 波 速 度 是 岩 土 层 所 固有 的 特性 ， 与 地 基 土 的 力 学 指 标 它
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密切相关 ， 尤其 是承载力 特征值 、 变形模量 Ｅｏ压缩 模量 、 、
动 力 触 探 击 数 Ｎ６ 标 准 贯 入 击 数 Ｎ。瑞 利 波 速 度 表 示 不 同 岩 ３ 、 土 界 面 下 弹 性 面 的 波 传 播 速 度 ， 不 受 地 下 水 影 响 ， 岩 土 的 密 它 与 实 度 关 系密 切 。
性 半 空 间 的 界 面 附 近 存 在 一 种 表 面 波 ， 是 由 于 自 由 边 界 的 作 瑞 利 波 波 速 。 它 用 ， Ｐ波 和 Ｓ波 相 干 涉 而 产 生 的一 种 表 面波 。 １８ 由 ８ ７年 Ｒａｌｇ ２ 瑞 利波 测试 方法 ｙｅ ｈ ｉ 发现 了这种波的存在 并揭示 ｒ其 在弹性 半空 间介质 中的传播 特 现 场 量 测所 需 的 主要 设 备 是 震 源 、 收 器 和记 录器 。 接 性， 因此 ， 这 种 表 面 波 通 称 为瑞 利 波 。 国 外 于 ２ 【 ５ 把 ０ｔ 纪 ０年 代 ｆ ＝ 震 源的频率成分及传感 器的间距直接影响着测试结 果 ， 它取 由 Ｊｎｓ 次将瑞 利 波法 用于 土木 工程 中… 。１７ ｏｅ 首 ９ ３年 ， 国 Ｆ 美 ． 决 于 所 需 测 试 土 层 的 深 度 ， 般 应 使 间 距 大 于 目标 深 度 的 一 半 ， 一 Ｋ． ｈｎ 人 利 用 瞬 态 瑞 利 波 来 研 究 地 质 问 题 ＿一引起 许 多 地 球 Ｃ ａｇ等 ２， 且取源 点至最近检 波器 的距 离等 于两个 检波器 之 问的距离 。一 物理学者的注意 ， 始 了对瑞利 波勘 探理 论及 方法 的深入 研究 。 开 般地 ， 为保证两个检波 器接 收到 的信号有 足够 的相位 差 ， 间距 其 １８ ９４年 ， ａａｉ Ｎ ｚｒ ｎ和 ｓｏ ３使 用重 锤作 为振 源 产生 瑞 利波 ， ａ ｔｋ ｊ 利 Ａ ｘ应 满 足 下式 ： 用 现 场 检 测 得 到 的 瑞 利 波 信 号 ， 过 频 谱 分 析 来 测 定 土 层 波 速 获 通 ／ ＜ △ ＜ ３ （） １ 得 成 功 。我 国 瑞 利 波 法 测 试 技 术 的 研 究 始 于 ２ ０世 纪 ８ ０年 代 中 期 ， 过 几 十 年 的研 究 发 展 ， 利 波 测 试 技 术 已 经 在 很 多 领 域 得 经 瑞 到 了推 广 和 应 用 ， 且 取 得 了较 好 的效 果 。 并 此 时两 信 号 的相 位 差 △＆ 足 关 系式 ： ５满
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可 见， 当测试浅层土体的波速时 ， 震源应 以高频为主 ， 而间距
应 较 小 。反 之 ， 测 试 深 层 土 体 的 波 速 时 ， 源 应 以 低 频 为 主 ， 当 震 而 间 距 应 较 大 。在 瞬 态 法 测 试 中 ， 将 两 个 检 波 器 对 称 布 置 在 所 需 应
关 键 词 ： 利 波 ， 程 应 用 ， 试 技 术 ， 试 方 法 瑞 工 测 测
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文 献标 识 码 ： Ａ
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第３ ６卷 第 ２期 ２ ０ １０年 １月
山 西 建 筑
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瑞利波勘探技术是 在无需 钻孔 的情 况下可 测试 出层状 介质
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１ 瑞利 波的传 播特 性 １ １ 均质 半 空 间 中瑞利 波传播 特 性 ．
半无 限空 间弹性 介 质 中， 在纵波 、 波和 它们相 互干 涉产 测定地点的两侧 。由于瞬态 法的有 效信 号 和干扰信号 在记 录上 存 横 频谱分 析时 ， 同一测 点 重复 接收 到 的多 次信 号 （ 将 如 生的表面波 ， 面波 以速 度 沿地表传播如 图 １ 表 所示 ， 瑞利 波是 难 以区别 ，
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叠 取 这 种椭 圆 极 化 波 。瑞 利 波 的位 移 沿 深 度 的 变 化 如 图 ２所 示 ， ２ ３次 ～５次 ） 加 ， 其 平 均 值 ， 样 可 有 效 地 压 制 干 扰 信 号 。 图
中 表 示 瑞 利 波 长 ， 图 ２中 可 以看 出瑞 利 波 有 效 传 播 深 度 在 ３ 瑞利 波测 试技 术在 工程 中的应 用 从 １５倍 波 长 左 右 。按 平 面 问题 考 虑瑞 利 波 在半 无 限 空 间 的 传 播 。 ． ３ １ 岩 土物 理 力学参 数原位 测 试 ．
瑞 利 波 测 试 技 术 及 其 应 用
靳 国 支 洋 乙 ０
摘 要 ： 回顾 了瑞利波测试技 术的发展历史及特 点， 细介绍 了瑞利 波测试方法 ， 详 对瑞利波在工程 实践 中的应用进行 了
综述 与 总 结 ， 出瑞 利 波 技 术 具 有 投 资少 、 时 、 力 、 察 范 围广 的特 点 ， 得 推 广 。 指 省 省 勘 值