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基于动测仪的面波测试方案 柴华友；chy_rsm@） 1 测试原理简介 均匀介质或分层介质在点或面振源作用下，表面波场包含P、SV 波及瑞利波，由于在 表面P、SV 波衰减快于瑞利波，当距振源一定距离表面波场以瑞利波为主。在大多数情况下， 瑞利波能量集中在一个波长深度范围内，频率越低，波长越大，影响深度越深。在剖面参数 （剪切波速、密度、泊松比）不同分层状态下，随着波长的增加，瑞利波穿越的层数也增加， 瑞利波传播速度发生变化，瑞利波传播出现频散现象，即瑞利波传播速度随频率 （或波长） 的变化，如图1 所示，频散曲线的变化与分层参数、分层厚度等有关，通过对频散曲线的反 分析可以得到场地分层剪切波速。 图1 瑞利波波长与穿透深度及传播速度间关系 不同的分析方法，对测试要求也不同，目前分析方法主要有f k 分析及互相关分析 （SASW ）。 2 、基于互谱分析测试方法 互谱分析，顾名思义就是对两道信号作互相关分析，只要有两道信号就可以得到面波的 相速度随波长或频率的变化。目前，动测仪，如RSM、FD 系列，一般最多可采集四道。 这样，在互谱分析用动测仪作为采样设备是可行的。当采用两个测点时，如图2 所示，测点 可按共中心方式布点，即（1）测点距、振源与最近测点距相等；（2 ）按测点中心线位置不 变，不断增加测点距；（3）通过正反敲击来消除分层倾斜及传感器不一致性的影响。如图3 所示。 图2 两测点布置 图3 共中心测点布置 两点实测信号、互谱分析及得到的相速度随波长或频率变化，见图4 ，相速度表示面波在两 测点间平 相速度。 (a) (b) (c) 图4 两测点信号 (a)、互谱分析 (b)及 相速度随波长变化 (c) 当采用三个测点，如图5 所示，通过对三条信号组合分析，即CH 1+CH2 、CH1+CH3 、CH2+CH3 组合，可以得到三条剖面的相速度。见图6 。 图5 三测点布置 (a) (b) 图5 三测点信号 (a) 及由信号3 种不同组合得到的相速度随波长变化 (b) 当采用四个测点，如图 6 所示，通过对四条信号组合分析，即 CH 1+CH2 、CH 1+CH3 、 CH 1+CH4 、CH2+CH3 、CH2+CH4 、CH3+CH4 组合，可以得到六条剖面的相速度。当等间 距布点，CH 1+CH4 与CH2+CH3 对应的剖面重合，两者平均、光滑得到一条相速度曲线， 见图7 。 图6 四测点布置 图7 四测点信号 (a) 及由信号5 种不同组合得到的相速度随波长变化 (b) 当得到与多个剖面的相速度速度后，就可以构筑相速度色谱图，如图8 所示。 图8 由不同剖面的相速度随波长变化曲线得到相速度色谱图 3 、互谱分析优缺点分析 （1） 互谱分析只要两道信号就可以分析，因而，对测试仪器要求不高，一般只要有两个 通道的仪器就可以使用，这样目前用于基桩测试、剪切波速测试、振动测试的仪器 可用于面波测试； （2 ） 由于互谱分析是计算面波在两测点的相位差，这对测量传感器的相频特性一致性要 求较高，测量之前，将传感器同时放置在一个位置，根据采集的信号判断传感器的 相频特性一致性； （3 ） 互谱分析仅利用相位差来计算相速度，没有利用面波能量幅值，干扰信号对相位差 计算影响较大，互谱分析得到的曲线没有f k 分析光滑，不同道距、不同次结果 可能相差较大，一致性较差； （4 ） 测点间距越大，面波在两测点间相位差越大，这越有利于消除噪音干扰，一般测点 距D2m,有利于结果分析； （5 ） 采样时间建议取 （200 ）×D