岩土工程勘察与软件应用 波速测试 波速测试.pptVIP

原位测试8-波速测试-单孔法 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： 如果震源产生的是压缩波，所测得的就是压缩波的波速vp，如果震源产生的是剪切波，所测得的就是剪切波的波速vs，因此检层法首先要确定的是震源的类型。为了排除地下水的干扰，检层法大都是以敲板法产生的剪切波作为震源。如果震源与测点之间有几个土层，这样所得到的波速是几个土层的平均波速，若要分别得到各个土层的波速，还需要换算。 二、 试验设备 （1）木板：250cm×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。 (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 敲击板端 四、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。 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。 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。 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