纵波与剪切波速测试

1、重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心纵波与剪切波速测试主要主要内容内容一一二二三三四四弹性波简介常见测试方法及设备各指标经验值范围规范及相关要求五五常见问题汇报人：熊华山重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心 1.定义： 弹性波当静力平衡状态下的弹性体在外力作用下，产生的位移、形变和应力，以波的形式按有限的速度传播，这种波动就称之为弹性波。弹性介质在外力或扰动的作用下会发生体积和形状的变化(称为形变)，产生所谓应变。应变可分为纵向(或胀缩)应变和横向(或剪切)应变。这些应变用弹性常数来表示。当一扰动作用于均匀各向同性完全弹性介质时，在弹性介质内有胀缩应变的纵向

2、位移形式向前传播的纵波存在，同时也有以剪切横向位移形式向前传播的横波存在。 2.波的种类：体波、面波 （1）体波：在介质体内传播 纵波：P波、压缩波：质点振动方向与波的传播方向一致； 横波：S波、剪切波：质点振动方向与波的传播方向垂直；Sv、SH （2）面波：在介质分界面传播 瑞利波(R波)：在介质表面传播，其轨迹是逆时针旋转的椭圆； 勒夫波(L波)：在介质分界面传播横波的传播形式1、弹性波简介重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心1、弹性波简介典型面波记录重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心 3、工程勘察中常用公式：用弹性参数表示： VpVp、VsVs、V

3、VR R之间的关系之间的关系一、弹性波简介重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心用波速计算弹性参数公式实际工作中一般用兆帕而不用千帕，还应注意动泊松比与静泊松比的区别1、弹性波简介重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心Excel表格中的公式 表格中直接用纵横波来单独推算动泊松比、动剪模量，而动弹模量是用动泊松比和动剪模量来推算的。因此在考虑岩土密度时，动剪模量需要作相应变化，而动弹模量不需要变化。1、弹性波简介重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心一、弹性波简介4.需要了解的基本概念 岩土工程勘察分级的方法（工程规模和特征、场地复杂程度、地基复杂

4、程度）。 岩石的分类根据岩石质量指标RQD，可分为好的（RQD90）、较好的（RQD=7590）、较差的（RQD=5075）、差的（RQD=2550）和极差的（RQD25）。重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心4、需要了解的基本概念土的分类：建筑地基的岩土可分为“岩石、碎石土、砂土、粉土、粘岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土性土和人工填土”。a.粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量50%的土，应定名为碎石土。b.粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量的50%，粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量50%的土，应定名为砂土。c.粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质

5、量的50%，且塑性指数等于或小于10的土，应定名为粉土。d.塑性指数大于10的土应定名为黏性土。黏性土应根据塑性指数分为粉质黏土和黏土。塑性指数大于10，且小于或等于17的土，应定名为粉质黏土；塑性指数大于17的土应定名为黏土。 重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心二、规范及相关要求1、地基动力特性测试规范（GB/T50269-1997）面波法只交代了稳态，没有瞬态法重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心二、规范及相关要求2、岩土工程勘察规范（GB 50021-2001）2009版A A、波速测试适用于测定各类岩土体的压缩波、剪切波或瑞利波的波速，可根据任务要

6、求或测试条件，采用单孔法、跨孔法、串式检波器PS测井法。B B、单孔法波速测试应符合下列规定： a 测试孔应垂直，且要保证孔壁不坍塌掉块； b 当采用贴壁式三分量检波器测量时，应将检波器紧贴在孔内壁预定深度处；并在地面采用叩板法进行地面激振或在孔内采用剪切锤孔内激振； c 当采用孔中激发，地面接收方式测量时，应将地面接收传感器放在第一层土中，并去除周边杂物，必要时，将检波器放在挖好的坑中进行接收。C C、跨孔法波速测试应符合下列规定： a 振源孔和所有测试孔，应布置在一条直线上； b 跨孔孔距在土层中宜取25m，在岩层中宜取815m，测点垂直间距宜取12m；近地表测点宜布置在0.4倍孔距的深度

7、处，震源和检波器应置于同一地层的相同标高处，并且尽量离开地层分界面，减少因折射波带来的时间判读误差； c 当测试深度大于当测试深度大于15m15m时时，应进行激振孔和测试孔倾斜度和倾斜方位的量测，测点间距宜取1m。D D、串式检波器PS测井法测试应符合下列规定：1 保证孔内有充盈的井液，井液的浓度应保证悬浮式检波器串能顺利下到孔底；2 检波器串中震源不能少于一个，接收检波器不少于2个，每个间距为1米；E E、以上三种波速测试还应符合下列规定： a 应结合土层布置测点，测点的垂直间距宜取13m。层位变化处加密，并宜自下而上逐点测试； b 测量P波速度时，宜采用S波速度反算求得； c 利用岩土波速

8、进行固结灌浆效果检测时，应在灌浆前、后分别进行测试，并提供实测波速对比曲线。F F、当钻孔在基岩或混凝土中时，钻孔波速的测试应采用超声波测井的方式进行。G G、波速测试应有重复观测的记录，一般重复观测比例应不少于10%，重复观测的相对误差应小于5%。 重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心1、单孔法（分检层法和一发双收）A 检层法 通常用地震仪加三分量检波器的方式。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。a）公式推导定义坐标系原点为钻孔口，z轴沿钻孔向下为正，x轴向右为正。设测点深度为hi，激震点距钻孔口距离为

9、dx。三、常用测试方法及设备重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心a）公式推导正演公式正演公式 对于第1个测试点h1，设深度h1以上土层的剪切波速度为vs1，剪切波射线长度为L1，它与钻孔轴线的夹角为1。 根据三角关系，射线长度L1为则剪切波到达测点h1的走时t1为重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心a）公式推导正演公式正演公式 对于第2个测试点h2，设深度h1h2土层的剪切波速度为vs2，剪切波射线长度为L2，它与钻孔轴线的夹角为2。 而L2又可分为L21和L22两段，其中L21段对应的波速为vs1，L22段对应的波速为vs2。 根据三角关系，两段射线的长度

10、L21和L22分别为 重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心a）公式推导同理可得剪切波到达测点h3的走时t3为 根据以上推导，可得剪切波到达任意测点的到时ti为 正演公式重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心a）公式推导反演公式反演公式可由正演公式变形得到：式中，vsi和vsj分别为第i和第j个测点深度处的剪切波速（m/s）； hi和hj分别为第i和第j个测点的深度(m)； ti为第i个测点深度的到时（s）； 为第i个测点到激发点的连线与钻孔轴向的夹角（）,可反算。 使用上式时，沿钻孔从上到下顺序计算。重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心1、单

11、孔法B 一发双收一发双收的原理及波速计算如图重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心1、单孔法孔内测点布置原则a每一土层都应有测点，每个测点宜设在接近每一土层的顶部或底部处，尤其对于薄层，更不能将测点设在土层的中点。b若土层厚度小于1m，可以忽略。若土层厚度超过4m，需增加测点，通常可以12m间隔设置一测点。c测点设置需考虑土性特点。如各土层相对均匀，可以考虑等间隔布置，否则，只能不等间隔布置。重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心跨孔法又分为一发一收和一发多收（如声波透射法测桩、CT）2、跨孔法重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心仪器设备中心现

12、有设备：24道地震仪、6道面波仪、WSD-2A、PDS-SW 检波器：井中检波器串、面波检波器、三分量检波器、一发双收声波探头，一发一收声波探头等重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心四、各指标经验值范围岩石重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心四、各指标经验值范围岩石重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心四、各指标经验值范围纵波重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心四、各指标经验值范围剪切波1、对于基岩来说，Vp/Vs一般介于1.72.0之间。2、水中的剪切波为0，泊松比为0.50；但是泥浆仍然能够传播横波。3、根据建筑抗震设计

13、规范，当Vs500m/s时视为岩层。重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心四、各指标经验值范围场地土的分类重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心建筑场地覆盖层厚度的确定建筑抗震设计规范重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心建筑抗震设计规范四、各指标经验值范围重庆地勘局208水文地质工程地质队重庆渝碚实验检测中心1、工程名称、委托与施工单位常常前后不符2、规范名称易出现错误3、测试深度与提供的钻孔深度相差过少，最好大于50cm。4、证书编号过期5、土的动泊松比经常都是0.49，可以适当加以变化6、在有多个钻孔时，同一岩层的完整性指数Kv变化不大或完全一样7、中间资料表格中动剪模量公式前的“2”为密度，土层一般取2.0，岩石取2.5；而动弹模量公式前的“2”为常量，不需要改变。8、钻孔的编号有“ZK”、“ZY”、“ZJ”等等之分，要保持和钻孔柱状图一致。9、文件名编号统一成“150316荣昌县盘龙镇中心小学和中心幼儿园工程地