T基桩完整性定量分析软件汇报报告4

表面波采集与分析软件

SWCT操作说明采集设置（I）采集设置Rsm24FD使用道数：2~4调整测点位置触摸屏输数采集设置（II）选择设置，即可进入采集设置。采样间隔：（100~300）D，D为道距；采样长度：一般取1K；延迟点数：缺省为-64，可不改动；触发模式：取最靠近振源的通道。通讯接口：可以自动搜索计算机通讯接口；滤波频率：根据实验感兴趣的频率范围而定，一般小于1000Hz。道距：测点之间的距离；偏移距：振源与最靠近振源测点之间距离。24FD通道：取2~4。剖面描述：描述测量的剖面；测点位置：通过图形来改变测点的位置。在软件开始运行时测点的位置根据道距、偏移距计算，以后均以调整后的位置为准。触摸屏：对一体化仪器，无键盘，选择触摸屏，可通过软件设计的按键输入参数。测点位置调整（I）点击图标修改坐标键盘方式修改坐标测点位置调整（触摸屏）（II）点击按钮测点位置调整（III）点击图中的传感器小图案，就会弹出输入参数框，输入待调整的距离。一般从最远的测点开始。若是触摸屏方式，就会弹出一组数字按键，点击按键。确认后按“确定”。当输入有误时，通过“C”、“BACK”来清除、修改。采集、显示（I）不同剖面频散文件栏有关采集参数采集设置打开文件夹叠加选择半波分析数据存储坐标调整删除当前频散显示时域曲线采集、显示（II）当只有两个测试通道时，就会将相干、相位差、功率谱及相速度——波长曲线同时显示。数据文件显示数据文件盘文件夹文件格式*.rdn,*.dat显示文件夹文件部分操作命令（I）命令按钮：设置(M)：进入采样设置;打开(O)：打开数据存放文件夹,文件在右侧文件框显示,点击文件便可观测分析结果;采样(S):采样,按“ESC”可中断采样;叠加:打勾选择对采集信号进行叠加,以便消除随机干扰信号,提高信噪比;

存储(W):将测试的时域信号存储,数据扩展名为*.rdn;

分析(C):对当前所选择的频散曲线进行经验分析。

部分操操作命命令（II）波长、、相速速度：调整整波长长、相相速度度值可可改变变频散散曲线线显示示范围围。点点击““波长长”、、“相相速度度”标标题可可以确确认。。固定显显示：表示示在采采集或或读取取文件件时，，频散散曲线线显示示范围围固定定不便便；删除：点击击某剖剖面频频散，，该剖剖面频频散曲曲线为为当前前频散散，可可将其其删除除或对对其进进行分分析。。测试试曲曲线线：当当有有多多个个测测点点时时，，会会有有多多条条频频散散曲曲线线，，勾勾中中测测试试曲曲线线，，可可显显示示时时域域测测试试曲曲线线。。图片片存存储储：将将测测试试曲曲线线或或频频散散阵阵列列存存成成*.bmp文件件,*.bmp文件件较较大大,可通通过过其其它它软软件件将将其其转转换换成成较较小小*.jpg文件件。。勾勾中中测测试试曲曲线线，，在在存存储储的的文文件件名名后后加加““_wave””,否则则文文件件名名后后加加””_dis”。如输输入入文文件件名名“SASW””,则测测试试曲曲线线文文件件名名为为““Sasw_wave.bmp”;频散散阵阵列列为为”Sasw_dis.bmp”信号号处处理理(I)通道道图图案案可以以对对信信号号进进行行放大大、缩小小、删除除、还原原、着色色等处处理理，，点点击击通通道道图图案案，，取取之之为为当当前前信信号号，，删除除：删删除除当当前前信信号号信号号处处理理(II)根据面波波走时及及面波能能量集中中区域，，构筑截截取面波波窗口，，来消除除干扰信信号。然然后进入入频散阵阵列，就就可得到到截取后后的频散散。按鼠标右右键拖动动，构筑筑截取窗窗口经验分析析（I）频散点加加密、删删除深度/波长比例例关系显示鼠标标位置对对应的波波长、相相速度取消当前前剖面经验分析析（II）剖面:选择剖面,就可用半半波分析析方法对对频散数数据进行行分析,在频散曲线上上选择特特征点,按下鼠标标右键,这时就会会在右侧侧出现柱柱状埋深深及相应应的剪切切波速图图。加密点：当某些些波长范范围频散散点稀疏疏时，可可用鼠标标点击，，即可添添加新的的频散点点；删除点：当某些些波长范范围部分分频散点点异常时时，可用用鼠标点点击相应应的频散散点，即即可删除除频散点点；深度/波长：经验分分析时，，常取深度/波长=0.5,即,半波分析析,但实际未未必合适适,深度/波长可取取0.5~2/3。通过深深度/波长比可可调整计计算深度度；剖面取消消：取消剖剖面，重重新进行行分析。。SWCT操作介绍绍读取数据据文件读取数据据文件；；显示文文件记录录的有关关参数，，如：偏偏移距、、测点距距离，等等。这些些参数可可以修改改。数据曲线线将数据曲曲线用列列阵形式式显示数据处理理结果依据记录录信号条条数，对对信号作作互谱分分析或f—k域分析。。一般来来说后者者的精度度要高于于前者，，但其要要求的数数据较多多。数据选择择及干扰扰切除选择作互互谱分析析（SASW）信号，同同时可对对信号平平均切除窗和和能量窗窗信号间互互谱分析析对选中的的信号作作互谱分分析：相相干曲线线；相位位差；功功率谱频散曲线线构筑自动或人人工方法法展开折折叠相位位获取频频散曲线线频散曲线线校正或或光滑对频散曲曲线校正正或光滑滑、显示示波长—相速度、、频率—相速度及及将当前前得到的的频散添添加至频频散列。。频散曲线线剖面分分析用近似分析析或正、、反演分分析得到到各条频频散曲线线剪切波波速剖面面。添加、删删除频散散数据或或改变频频散数据据在频散散列中位位置。色彩设置置自动或人人工设置置剖面颜颜色，以以便使分分析结果果达到最最佳显示示效果。。深度—剪切波速剖剖面在通过近似似分析或正正、反演分分析得到各各条频散数数据的剪切切波速剖面面后，可以以将速度剖剖面用色彩彩表示。波长—相速度剖面面由测线上不不同位置的的波长—相速度数据据,得到波长——相速度色彩剖面。。频率—相速度剖面面由测线上不不同位置的的频率—相速度数据据,得到频率——相速度色彩剖面。。F—k分析处理F—k分析可以得得到能量谱谱的等值线线，能量最最大值的等等值线与频频散曲线对对应，在图图的左右两两半部移动动鼠标可以以看出其对对应关系。。单条频散数数据分析通过近似分分析或正、、反演分析析得到剪切切波速剖面面柱状图也可用色彩彩表示其速速度柱状图图。瑞利波基本本特性瑞利波是一一种表面波波，在半无无限体中，，它的能量量主要集中中于1/2波长范围内内，在点源源作用下，，瑞利波的的能量占整整个表面波波场能量约约2/3，P波占7%，SV波占26%。表面波随随深度逐渐渐衰减，质质点是以椭椭圆形逆时时针运动，，即水平运运动滞后于于竖向运动动。半无限体瑞瑞利波质点点轨迹及沿沿深度振振幅变化半无限体瑞瑞利波质点点轨迹及沿沿深度振幅幅变化动态态模拟图半无限体中P、SV、R波波阵面振振幅变化表面测点水水平、竖向向位移瑞利波影响响深度与波波长间关系系瑞利波影响响深度基本本上是一个个波长，波波长越大（（或频率越越低）影响响深度越大大。测点振源布布置瞬态瑞利波波测试主要要是利用两两测点互相相关分析,由两测点互互相关分析析得到两测测点间相位位差,由相位差可可得到在两两测点各频频率瑞利波波的走时差差；由道距距D就可计算出出相速度，，的单位是是度。为了了保证瑞利利波能充分分形成，要要求道距等等于偏移距距。道距是是指两测点点之间的距距离，偏移移距是指振振源距最近近测点的距距离。由于于瑞利波测测试是利用用测点之间间的时差，，因此，振振源测点必必须在一条条直线上。。互谱分析测测试布置震源、测点点布置图，，一般取近近震源测点点与震源距距离与测点点间距相等等。现场测试图(一)现场测试图(二)道距及偏移移距共中心线数据筛选准准则

偏移距r（近测点）道距D（测点距）有效波长范围Lysmer2.5λ<r//Heiseyλ/3<D<2λr=D0.5r<λ<3rSanchez-Salinero2λ<Dr=Dλ<0.5rRoësset0.5λ<r<2λ0.5λ<D<λr<λ<2rGucunski&Woodsλ<D<4λr=Dr/4<λ<rTokimatsu(1992)r=2λD=0.5λ对数据没作筛选Sheu2/3λ<rr=Dλ<3/2r振源小道距、小小偏移距要要求高频激激振；大道道距、大偏偏移距要求求低频激振振，其原理理与低应变变完整性检检测非常相相似：桩体体浅部完整整性检测用用高频激振振；桩体深深部完整性性检测采用用低频激振振。激振频频率与激振振锤重量、、与土体的的接触面积积以及接触触面刚度有有关，锤重重越大,接触面越大大,接触面刚度度越小,激振频率越越低。手锤锤、大锤（8磅以上）、、强夯落锤锤均可作为为激振工具具。接触面面刚度可以以通过锤垫垫来改变，，采用胶木木、橡皮垫垫可降低激激振频率，，而钢块垫垫可提高激激振频率。由于垫块面积大大小会影响响瑞利波、、P、SV波能量分配配比例，垫垫块面积越越大，波场场中瑞利波波能量分配配比例越低低，因此，，垫块面积积不宜太大大。激振设备组合锤锤垫传感器瞬态瑞利波波频率成份份很丰富，，浅层测试试以高频成成份为主，，深层测试试以低频为为主。这就就要求传感感器有很宽宽的频带。。测试时，，可采用不不同类型的的传感器。。高频测试试采用高频频响应传感感器，如加加速度计，，高速公路路路面测试试就需这种种传感器，，由于道距距较小，瑞瑞利波能量量较强，传传感器的灵灵敏度不需需很高。低低频测试要要求低频响响应好的速速度计，由由于低频测测试道距、、偏移距较较大，瑞利利波衰减明明显，要求求传感器的的灵敏度较较高（如重重庆地质仪仪器厂生产产的CDJ-Z2.52.5赫兹垂直检检波器）。。由于瑞利利波测试是是对两信号号作相位差差分析，要要求测试传传感器频响响基本一致致，在测试试之前，可可将两传感感器放在一一处，在其其附近敲击击，观察其其响应一致致性程度。。传感器安装装及连线CDJ-Z2.5速度计传感器与电电缆连接多测点采样样为了提高检检测效率，，测试可以以布置2个以上的测测点，RSM-24FD仪器最多测测点数可以以达到4个。分析时时仍采用互互相关分析析，即只对对两测点数数据进行分分析。分析析数据可以以是任二个个测试数据据的组合，，假设有几几个测点，，则二测点点有种组合合，，当n=3时，有3种可能组合合，n=4时，有6种可能组合合。不同组组合对应的的是不同剖剖面频散数数据。若是是基于水平平均质分层层，这些频频散数据是是可以迭加加的。若场场地分层走走向不是水水平而是倾倾斜或分层层走向无规规律，频散散数据不能能迭加。两两点测试方方法所采用用的振源、、测点布点点原则不再再适用多点点测试。多点测试法法不同测点点组合分析析检测信号质量量检测信号的质质量高低可通通过两信号的的相干值来反反映，相干值值越大，表示示两信号的相相干程度越高高，最大的相相干值是1，相干值用来来描述两测点点某一频率成成份来自同一一振源的程度度。相干值小小于0.9的点一般应丢丢弃。测试信号、相相干、相位差差、功率谱频散点的筛选选考虑到高频瑞瑞利波衰减以以及形成较稳稳定低频瑞利利波所需的传传播距离（指指振源至近测测点，也即偏偏移距）。由由相位差计算算所得的频散散点仍需筛选选，目前尚未未有公认为频频散点筛选准准则。一般认认为0.5D<λλ<3D。该筛选的定义义是明显的，，即波长小于于0.5D的瑞利波由于于衰减强烈，，能量很小，，而波长大于于3D的瑞利波，尚尚没有完全形形成。数据叠加光滑滑由于每一道距距只能得到相相应区域的有有效频散点，，要得到剖面面的最终频散散数据，需把把各道距得到到的频散数据据进行叠加、、光滑，得到到一个频率区区域较大的频频散数据。（（注意叠加时时，必须是同同一剖面的数数据）不同道距正、、反剖面频散散数据叠加不同道距频散散点经筛选后后叠加信号平均叠加加，正、反方方向敲击为了消除干扰扰信号，在同同一锤击点，，锤击数次，，然后将信号号迭加，这样样做可消除随随机干扰信号号；为了消除除分层倾斜变变化造成的影影响，可在测测试线正、反反两方向进行行锤击。将正正、反两方向向得到的频散散数据进行迭迭加。采样长度、采采样间隔根据采样定理理，脉冲信号号的最大频率率成份fmax应小于奈斯特特频率fＮ/2，，为采样点点时间间隔，，在浅层测试试中，由于脉脉冲高频成份份多，要求较较小，在深层层测试中脉冲冲低频成份是是主要的，可可以增大。瞬瞬态瑞利波分分析是个谱分分析过程，根根据傅里叶原原理，频率的的分辨率，N为记录的数据据点数量，增增加采样点数数量及时间间间隔，可以提提高频率分辨辨率。由可知知受频率分辨辨率影响，低低频域频散点点M较少，高频域域频散点数相相对较多。提提高频率分辨辨率有利于增增加低频区域域的频散点数数。频散点沿波长长分布密度高频域频散点点密集高频域频散点点稀疏信号分析窗口口的选择在对测点信号号进行谱分析析时，希望信信号中P波、SV波以及其它干干扰信号成分分最小，若不不考虑分层界界面反射的P波、SV波，则信号中中P波、SV波主要是沿表表面传播的直直达波，干扰扰信号主要来来自于后期的的记录信号，，通过对信号号的截取，可可提高信号中中瑞利波成份份，削弱P、SV波及干扰信号号的影响。有效的分析信信号的提取提取有效的瑞利波信号勘探深度要增加勘探深深度，就要求求激发的瑞利利波波长较长长，穿透深，，由可知波长长不仅与频率率有关，而且且还与该频率率处相速度有有关。频率越越小，相速度度越大，激发发的瑞利波穿穿透就越深。。相速度与场场地分层刚度度剖面有关，，分层剪切波波越高，瑞利利波相速度就就越大，相应应瑞利波穿透透就越深。波长与勘探深深度相速度—频率曲线与场场地参数关关系影响相速度—频率的场地参参数主要有分分层剪切波速速、分层厚度度、纵波速、、密度，纵波波速、密度对对相速度—频率的影响较较小，主要影影响参数是分分层剪切波速速、分层厚度度。相速度—频率曲线分析析方法相速度—频率曲线分析析方法主要有有半波（1/3波长）分析方方法、反演分分析方法。对对分层刚度逐逐渐增加的场场地，基阶振振型瑞利波影影响是主要的的。在此情况况下可近似采采用半波（1/3波长）分析，，该方法认为为瑞利波能量量主要集中在在1/2（或1/3）波长范围内内（这对基阶阶振型来说是是满足的），，瑞利波相速速度是半波（1/3波）内各层的的剪切波速与与厚度的加权权平均。反演演分析是基于于水平分层、、介质均匀假假设，由传递递矩阵或刚度度矩阵方法计计算理论频散散点，当实测测值与计算值值达到最佳匹匹配时，剖面面参数就是所所求的参数。。和其它岩土土反分析方法法一样，该方方法也存在多多解性。场地非均匀的的影响瑞利波分析是是基于水平分分层、介质均均匀的假设，，随着测点间间距增加，场场地不均匀程程度会增加。。各道距的频频散点经叠加加、光滑后所所得到的最终终频散曲线，，一般认为与与测点中心剖剖面相对应，，当不均匀程程度增加，得得到的频散数数据就没有代代表性，最多多只能是两测测点间的平均均情况。当场场地分层变化化较大时，应应控制测点间间距。测试要求（1）振源、测点点要在一条直直线上（2）除除去去场场地地浮浮土土、、松松弱弱层层，，直直至至露露出出新新鲜鲜土土层层。。将将传传感感器器牢牢牢牢地地插插入入土土中中，，激激振振点点下下垫垫层层应应与与土土面面接接触触牢牢固固，，激激振振锤锤可可采采用用锤锤头头材材料料不不同同力力棒棒（（如如铜铜头头、、尼尼龙龙头头等等））（3）采采样样时时间间可可取取（100~300）×D（μs），，D为道道距距.瑞利利波波在在工工程程物物探探中中的的应应用用工程程地地质质勘勘察察地基基加加固固处处理理效效果果评评价价岩石石的的物物理理力力学学参参数数原原位位测测试试地下下空空洞洞及及异异常常体体探探测测公路路、、机机场场跑跑道道质质量量无无损损检检测测饱和和砂砂土土层层的的液液化化判判别别其它它方方面面工程程地地质质勘勘察察利用实测测的瑞利利波频散散曲线，，通过定定量解释释，可以以得到各各地质层层的厚度度及弹性性波的传传播速度度，传播播速度的的大小直直接反映映了地层层的“软软”“硬硬”程度度。因此此，可以以对第四四系地层层进行划划分，确确定地基基的持力力层，地地层中存存在低速速度带反反映了地地下赋存存有软弱弱夹层，，这类地地层对建建筑物易易造成危危害。瑞瑞利波勘勘探可方方便地划划分出该该软弱层层的埋深深及范围围。地基加固固处理效效果评价价软地基的的加固处处理，就就是通过过不同的的方法，，如强夯夯、挤密密置换、、化学处处理等，，使软地地基变““硬”。。瑞利波波法评价价加固效效果，是是通过实实测地基基加固前前后的波波速差异异，得到到处理后后的地基基较处理理前地体体的物理理力学性性质的改改善程度度，同时时可方便便地对处处理后场场地在水水平方向向的均匀匀性做出出评价，，以及确确定加固固所影响响的深度度和范围围。岩石的物物理力学学参数原原位测试试波速的大大小与介介质的物物理力学学参数，，如密度度、剪切切模量、、压缩模模量、泊泊松比密密切。因因此，通通过对实实测资料料的反演演拟合解解释，可可以得到到岩、土土层的横横波速度度、纵波波速度、、密度等等参数，，进而计计算出它它的参数数。地下空洞洞及掩埋埋物探测测地下空洞洞、溶洞洞、矿区区废弃矿矿井以及及各种地地下掩埋埋物，有有时需要要准确地地探测其其在地下下的赋存存位置。。用瑞利利波进行行勘查时时，当瑞瑞利波的的勘探深深度与这这些物体体的深度度相当时时，频散散曲线就就会出现现异常跳跳跃。据据此可以以确定其其埋深及及范围。。地下目的的物测试试点布置置地下目的的物对瑞瑞利波传传播的影影响共中心心测试试相对反反射的的体波波,反射瑞瑞利波波的能能量较较大,但其在在整个个入射射、反反射、、透射射的波波场中中，仍仍然难难以识识别。共中心心测试试振源、、测点点与地地下异异常体体不在在一条条测线线时，，反射射瑞利利波走走时随随测点点、振振源间间距的的变化化波阵阵图（（激振振中心心不变变）共中心心测试试振源、、测点点与地地下异异常体体在一一条测测线时时，反反射瑞瑞利波波走时时随测测点、、振源源间距距的变变化波波阵图图（激激振中中心不不变））共中心心测试试共中心心测试试:该方法法是以以激振振点为为中心心,在其两两侧对对称布布置测测点,然后以以其中中的一一侧响响应为为参考考基,另一侧侧相对对变化化的波波形阵阵列,由反射射波的的走时时及幅幅值变变化来来判断断掩埋埋物的的方位位.共中心心测试试方案案选择一一定数数量幅幅频及及相频频特性性一致致传感感器，，在预预估的的地下下异常常体、、振源源测线线布置置一组组测点点，测测点以以振源源为中中心，，对称称布置置，两两侧的的道距距相等等；用RSM—24FD作测量设设备时时，可可采用用两道道或四四道测测量，，保持持振源源中心心位置置不变变，不不断增增加测测距，，将不不同测测距下下叠加加波形形排列列得到到波阵阵列。。RSM12道面波波仪，，可一一次布布置12个测点点，得得到六六个波波形阵列，，测试试效率率会大大幅提提高。。共中心心测试试方案案（续续）由测试信号号阵列瑞利利波特征点点(波峰、谷)传播距离与与时间估算算瑞利波平平均速度；；振源一侧与与另一侧信信号相减，，得到反射射波响应阵阵列；不断改变激激振落锤重重量及锤垫垫材料、接接触面积，，改变激发发波各频率率成份的能能量，直至至得到较为为明显的反反射信号；；由反射波列列传播路径径及传播时时间计算平平均传播速速度，若反反射波列传传播路径呈呈弧形变化化，这表明明异常体不不在测线上上，阵列反反射瑞利波波弧形最小小时间与异异常体与测测线的垂直直方向对应应，根据式式（13）由时间及及步骤（2）确定的波波速，预估估位置。平平均速度接接近入射瑞瑞利波平均均波速的反反射波列就就是反射瑞瑞利波，这这表明异常常体在测线线上，时间间减小方向向对应于异异常体，时时间及步骤骤（2）确定的波波速，预估估位置。震源移动单单测点固定定

模拟多多点测试将每次测试试的信号排排列起来可可以得到一一组信号，，然后作互互谱分析或或f—k分析。优点点就是可以以忽略传感感器的相频频特性、幅幅频特性及及多测点传传感器安装装导致传感感器特性变变化。单测点移动动震源固定定

模拟多多点测试将每次测试试的信号排排列起来可可以得到一一组信号，，然后作互互谱分析或或f—k分析。优点点就是可以以忽略传感感器的相频频特性、幅幅频特性及及震源影响响，但测点点移动，传传感器安装装会导致传传感器特性性一些变化化。地下下洞洞穴穴检检测测功率率随随测测线线的的变变化化对均均匀匀介介质质测测线线上上各各点点响响应应幅幅值值及及频频率率成成份份只只受受几几何何及及材材料料阻阻尼尼衰衰减减影影响响，，但但当当测测线线下下方方有有异异质质体体时时，，异异质质体体对对该该处处上上方方测测点点响响应应的的幅幅值值及及频频率率成成份份有有较较大大影影响响，，通通过过功功率率谱谱随随测测线线的的变变化化有有助助于于对对异异质质体体存存在在范范围围及及深深度度进进行行分分析析。。功率率随随测测