基桩完整性定量软件汇报报告三

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。

部分操作作命令（II）波长、相相速度：调整波波长、相相速度值值可改变变频散曲曲线显示示范围。。点击““波长””、“相相速度””标题可可以确认认。固定显示示：表示在在采集或或读取文文件时，，频散曲曲线显示示范围固固定不便便；删除：点击某某剖面频频散，该该剖面频频散曲线线为当前前频散，，可将其其删除或或对其进进行分析析。测试曲线线：当有多多个测点点时，会会有多条条频散曲曲线，勾勾中测试试曲线，，可显示示时域测测试曲线线。图片存储：将测试曲线线或频散阵列列存成*.bmp文件,*.bmp文件较大,可通过其它软软件将其转换换成较小*.jpg文件。勾中测测试曲线，在在存储的文件件名后加“_wave””,否则文件名后后加”_dis”。如输入文件名名“SASW”,则测试曲线文文件名为“Sasw_wave.bmp”;频散阵列为”Sasw_dis.bmp”信号处理(I)通道图案可以对信号进进行放大、缩小、删除、还原、着色等处理，点击击通道图案，，取之为当前前信号，删除：删除当前信信号信号处理(II)根据面波走时时及面波能量量集中区域，，构筑截取面面波窗口，来来消除干扰信信号。然后进进入频散阵列列，就可得到到截取后的频频散。按鼠标右键拖拖动，构筑截截取窗口经验分析（I）频散点加密、、删除深度/波长比例关系系显示鼠标位置置对应的波长长、相速度取消当前剖面面经验分析（II）剖面:选择剖面,就可用半波分分析方法对频频散数据进行行分析,在频散曲线上选择择特征点,按下鼠标右键键,这时就会在右右侧出现柱状状埋深及相应应的剪切波速速图。加密点：当某些波长长范围频散点点稀疏时，可可用鼠标点击击，即可添加加新的频散点点；删除点：当某些波长长范围部分频频散点异常时时，可用鼠标标点击相应的的频散点，即即可删除频散散点；深度/波长：经验分析时时，常取深度/波长=0.5,即,半波分析,但实际未必合合适,深度/波长可取0.5~2/3。通过深度/波长比可调整整计算深度；；剖面取消：取消剖面，，重新进行分分析。SWCT操作介绍读取数据文件件读取数据文件件；显示文件件记录的有关关参数，如：：偏移距、测测点距离，等等。这些参数数可以修改。。数据曲线将数据曲线用用列阵形式显显示数据处理结果果依据记录信号号条数，对信信号作互谱分分析或f—k域分析。一般般来说后者的的精度要高于于前者，但其其要求的数据据较多。数据选择及干干扰切除选择作互谱分分析（SASW）信号，同时可可对信号平均均切除窗和能量量窗信号间互谱分分析对选中的信号号作互谱分析析：相干曲线线；相位差；；功率谱频散曲线构筑筑自动或人工方方法展开折叠叠相位获取频频散曲线频散曲线校正正或光滑对频散曲线校校正或光滑、、显示波长—相速度、频率—相速度及将当当前得到的频频散添加至频频散列。频散曲线剖面面分析用近似分析或正正、反演分析析得到各条频频散曲线剪切切波速剖面。。添加、删除频频散数据或改改变频散数据据在频散列中中位置。色彩设置自动或人工设设置剖面颜色色，以便使分分析结果达到到最佳显示效效果。深度—剪切波速剖面面在通过近似分分析或正、反反演分析得到到各条频散数数据的剪切波波速剖面后，，可以将速度度剖面用色彩彩表示。波长—相速度剖面由测线上不同同位置的波长长—相速度数据,得到波长——相速度色彩剖面。频率—相速度剖面由测线上不同同位置的频率率—相速度数据,得到频率——相速度色彩剖面。F—k分析处理F—k分析可以得到到能量谱的等等值线，能量量最大值的等等值线与频散散曲线对应，，在图的左右右两半部移动动鼠标可以看看出其对应关关系。单条频散数据据分析通过近似分析析或正、反演演分析得到剪剪切波速剖面面柱状图也可用色彩表表示其速度柱柱状图。瑞利波基本特特性瑞利波是一种种表面波，在在半无限体中中，它的能量量主要集中于于1/2波长范围内，，在点源作用用下，瑞利波波的能量占整整个表面波场场能量约2/3，P波占7%，SV波占26%。表面波随深深度逐渐衰减减，质点是以以椭圆形逆时时针运动，即即水平运动滞滞后于竖向运运动。半无限体瑞利利波质点轨迹迹及

沿深度度振幅变化半无限体瑞利利波质点轨迹迹及沿沿深度振幅幅变化动态模模拟图半无限体中P、SV、R波波阵面振幅变化化表面测点水平、竖竖向位移瑞利波影响深度与与波长间关系瑞利波影响深度基基本上是一个波长长，波长越大（或或频率越低）影响响深度越大。测点振源布置瞬态瑞利波测试主主要是利用两测点点互相关分析,由两测点互相关分分析得到两测点间间相位差,由相位差可得到在在两测点各频率瑞瑞利波的走时差；；由道距D就可计算出相速度度，的单位是度。。为了保证瑞利波波能充分形成，要要求道距等于偏移移距。道距是指两两测点之间的距离离，偏移距是指振振源距最近测点的的距离。由于瑞利利波测试是利用测测点之间的时差，，因此，振源测点点必须在一条直线线上。互谱分析测试布置置震源、测点布置图图，一般取近震源源测点与震源距离离与测点间距相等等。现场测试图(一)现场测试图(二)道距及偏移距共中心线数据筛选准则

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、小偏移距距要求高频激振；；大道距、大偏移移距要求低频激振振，其原理与低应应变完整性检测非非常相似：桩体浅浅部完整性检测用用高频激振；桩体体深部完整性检测测采用低频激振。。激振频率与激振振锤重量、与土体体的接触面积以及及接触面刚度有关关，锤重越大,接触面越大,接触面刚度越小,激振频率越低。手手锤、大锤（8磅以上）、强夯落落锤均可作为激振振工具。接触面刚刚度可以通过锤垫垫来改变，采用胶胶木、橡皮垫可降降低激振频率，而而钢块垫可提高激激振频率。由于垫块面积大小会影影响瑞利波、P、SV波能量分配比例，，垫块面积越大，，波场中瑞利波能能量分配比例越低低，因此，垫块面面积不宜太大。激振设备组合锤锤垫传感器瞬态瑞利波频率成成份很丰富，浅层层测试以高频成份份为主，深层测试试以低频为主。这这就要求传感器有有很宽的频带。测测试时，可采用不不同类型的传感器器。高频测试采用用高频响应传感器器，如加速度计，，高速公路路面测测试就需这种传感感器，由于道距较较小，瑞利波能量量较强，传感器的的灵敏度不需很高高。低频测试要求求低频响应好的速速度计，由于低频频测试道距、偏移移距较大，瑞利波波衰减明显，要求求传感器的灵敏度度较高（如重庆地地质仪器厂生产的的CDJ-Z2.52.5赫兹垂直检波器））。由于瑞利波测测试是对两信号作作相位差分析，要要求测试传感器频频响基本一致，在在测试之前，可将将两传感器放在一一处，在其附近敲敲击，观察其响应应一致性程度。传感器安装及连线线CDJ-Z2.5速度计传感器与电缆连接接多测点采样为了提高检测效率率，测试可以布置置2个以上的测点，RSM-24FD仪器最多测点数可可以达到4个。分析时仍采用用互相关分析，即即只对两测点数据据进行分析。分析析数据可以是任二二个测试数据的组组合，假设有几个个测点，则二测点点有种组合，，当当n=3时，有3种可能组合，n=4时，有6种可能组合。不同同组合对应的是不不同剖面频散数据据。若是基于水平平均质分层，这些些频散数据是可以以迭加的。若场地地分层走向不是水水平而是倾斜或分分层走向无规律，，频散数据不能迭迭加。两点测试方方法所采用的振源源、测点布点原则则不再适用多点测测试。多点测试法不同测测点组合分析检测信号质量检测信号的质量高高低可通过两信号号的相干值来反映映，相干值越大，，表示两信号的相相干程度越高，最最大的相干值是1，相干值用来描述述两测点某一频率率成份来自同一振振源的程度。相干干值小于0.9的点一般应丢弃。。测试信号、相干、、相位差、功率谱谱频散点的筛选考虑到高频瑞利波波衰减以及形成较较稳定低频瑞利波波所需的传播距离离（指振源至近测测点，也即偏移距距）。由相位差计计算所得的频散点点仍需筛选，目前前尚未有公认为频频散点筛选准则。。一般认为0.5D<λ<3D。该筛选的定义是明明显的，即波长小小于0.5D的瑞利波由于衰减减强烈，能量很小小，而波长大于3D的瑞利波，尚没有有完全形成。数据叠加光滑由于每一道距只能能得到相应区域的的有效频散点，要要得到剖面的最终终频散数据，需把把各道距得到的频频散数据进行叠加加、光滑，得到一一个频率区域较大大的频散数据。（（注意叠加时，必必须是同一剖面的的数据）不同道距正、反剖剖面频散数据叠加加不同道距频散点经经筛选后叠加信号平均叠加，正正、反方向敲击为了消除干扰信号号，在同一锤击点点，锤击数次，然然后将信号迭加，，这样做可消除随随机干扰信号；为为了消除分层倾斜斜变化造成的影响响，可在测试线正正、反两方向进行行锤击。将正、反反两方向得到的频频散数据进行迭加加。采样长度、采样间间隔根据采样定理，脉脉冲信号的最大频频率成份fmax应小于奈斯特频率率fＮ/2，，为采样点时间间间隔，在浅层测测试中，由于脉冲冲高频成份多，要要求较小，在深层层测试中脉冲低频频成份是主要的，，可以增大。瞬态态瑞利波分析是个个谱分析过程，根根据傅里叶原理，，频率的分辨率，N为记录的数据点数数量，增加采样点点数量及时间间隔隔，可以提高频率率分辨率。由可知知受频率分辨率影影响，低频域频散散点M较少，高频域频散散点数相对较多。。提高频率分辨率率有利于增加低频频区域的频散点数数。频散点沿波长分布布密度高频域频散点密集集高频域频散点稀疏疏信号分析窗口的选选择在对测点信号进行行谱分析时，希望望信号中P波、SV波以及其它干扰信信号成分最小，若若不考虑分层界面面反射的P波、SV波，则信号中P波、SV波主要是沿表面传传播的直达波，干干扰信号主要来自自于后期的记录信信号，通过对信号号的截取，可提高高信号中瑞利波成成份，削弱P、SV波及干扰信号的影影响。有效的分析信号的的提取提取有效的瑞利波信号勘探深度要增加勘探深度，，就要求激发的瑞瑞利波波长较长，，穿透深，由可知知波长不仅与频率率有关，而且还与与该频率处相速度度有关。频率越小小，相速度越大，，激发的瑞利波穿穿透就越深。相速速度与场地分层刚刚度剖面有关，分分层剪切波越高，，瑞利波相速度就就越大，相应瑞利利波穿透就越深。波长与勘探深度相速度—频率曲线与

场地地参数关系影响相速度—频率的场地参数主主要有分层剪切波波速、分层厚度、、纵波速、密度，，纵波速、密度对对相速度—频率的影响较小，，主要影响参数是是分层剪切波速、、分层厚度。相速度—频率曲线分析方法法相速度—频率曲线分析方法法主要有半波（1/3波长）分析方法、、反演分析方法。。对分层刚度逐渐渐增加的场地，基基阶振型瑞利波影影响是主要的。在在此情况下可近似似采用半波（1/3波长）分析，该方方法认为瑞利波能能量主要集中在1/2（或1/3）波长范围内（这这对基阶振型来说说是满足的），瑞瑞利波相速度是半半波（1/3波）内各层的剪切切波速与厚度的加加权平均。反演分分析是基于水平分分层、介质均匀假假设，由传递矩阵阵或刚度矩阵方法法计算理论频散点点，当实测值与计计算值达到最佳匹匹配时，剖面参数数就是所求的参数数。和其它岩土反反分析方法一样，，该方法也存在多多解性。场地非均匀的影响响瑞利波分析是基于于水平分层、介质质均匀的假设，随随着测点间距增加加，场地不均匀程程度会增加。各道道距的频散点经叠叠加、光滑后所得得到的最终频散曲曲线，一般认为与与测点中心剖面相相对应，当不均匀匀程度增加，得到到的频散数据就没没有代表性，最多多只能是两测点间间的平均情况。当当场地分层变化较较大时，应控制测测点间距。测试要求（1）振源、测点要在在一条直线上（2）除去场地浮土、、松弱层，直至露露出新鲜土层。将将传感器牢牢地插插入土中，激振点点下垫层应与土面面接触牢固，激振振锤可采用锤头材材料不同力棒（如如铜头、尼龙头等等）（3）采样时间可取（100~300）×D（μs），D为道距.瑞利波在工程物探探中的应用工程地质勘察地基加固处理效果果评价岩石的物理力学参参数原位测试地下空洞及异常体体探测公路、机场跑道质质量无损检测饱和砂土层的液化化判别其它方面工程地质勘察利用实测的瑞利波波频散曲线，通过过定量解释，可以以得到各地质层的的厚度及弹性波的的传播速度，传播播速度的大小直接接反映了地层的““软”“硬”程度度。因此，可以对对第四系地层进行行划分，确定地基基的持力层，地层层中存在低速度带带反映了地下赋存存有软弱夹层，这这类地层对建筑物物易造成危害。瑞瑞利波勘探可方便便地划分出该软弱弱层的埋深及范围围。地基加固处理效果果评价软地基的加固处理理，就是通过不同同的方法，如强夯夯、挤密置换、化化学处理等，使软软地基变“硬”。。瑞利波法评价加加固效果，是通过过实测地基加固前前后的波速差异，，得到处理后的地地基较处理前地体体的物理力学性质质的改善程度，同同时可方便地对处处理后场地在水平平方向的均匀性做做出评价，以及确确定加固所影响的的深度和范围。。岩石的物理力学参参数原位测试波速的大小与介质质的物理力学参数数，如密度、剪切切模量、压缩模量量、泊松比密切。。因此，通过对实实测资料的反演拟拟合解释，可以得得到岩、土层的横横波速度、纵波速速度、密度等参数数，进而计算出它它的参数。地下空洞及掩埋物物探测地下空洞、溶洞、、矿区废弃矿井以以及各种地下掩埋埋物，有时需要准准确地探测其在地地下的赋存位置。。用瑞利波进行勘勘查时，当瑞利波波的勘探深度与这这些物体的深度相相当时，频散曲线线就会出现异常跳跳跃。据此可以确确定其埋深及范围围。地下目的物测试点点布置地下目的物对瑞利利波传播的影响共中心测试相对反射的体波,反射瑞利波的能量量较大,但其在整个入射、、反射、透射的波波场中，仍然难以以识别。共中心测试振源、测点与地下下异常体不在一条条测线时，反射瑞瑞利波走时随测点点、振源间距的变变化波阵图（激振振中心不变）共中心测试振源、测点与地下下异常体在一条测测线时，反射瑞利利波走时随测点、、振源间距的变化化波阵图（激振中中心不变）共中心测试共中心测试:该方法是以激振点点为中心,在其两侧对称布置置测点,然后以其中的一侧侧响应为参考基,另一侧相对变化的的波形阵列,由反射波的走时及及幅值变化来判断断掩埋物的方位.共中心测试方案选择一定数量幅幅频及相频特性性一致传感器，，在预估的地下下异常体、振源源测线布置一组组测点，测点以以振源为中心，，对称布置，两两侧的道距相等等；用RSM—24FD作测量设备时，可可采用两道或四四道测量，保持持振源中心位置置不变，不断增增加测距，将不不同测距下叠加加波形排列得到到波阵列。RSM12道面波仪，可一一次布置12个测点，得到六六个波形阵列，测试效率率会大幅提高。。共中心测试方案案（续）由测试信号阵列列瑞利波特征点点(波峰、谷)传播距离与时间间估算瑞利波平平均速度；振源一侧与另一一侧信号相减，，得到反射波响响应阵列；不断改变激振落落锤重量及锤垫垫材料、接触面面积，改变激发发波各频率成份份的能量，直至至得到较为明显显的反射信号；；由反射波列传播播路径及传播时时间计算平均传传播速度，若反反射波列传播路路径呈弧形变化化，这表明异常常体不在测线上上，阵列反射瑞瑞利波弧形最小小时间与异常体体与测线的垂直直方向对应，根根据式（13）由时间及步骤骤（2）确定的波速，，预估位置。平平均速度接近入入射瑞利波平均均波速的反射波波列就是反射瑞瑞利波，这表明明异常体在测线线上，时间减小小方向对应于异异常体，时间及及步骤（2）确定的波速，，预估位置。震源移动单测点点固定

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

模拟多多点测试将每次测试的信信号排列起来可可以得到一组信信号，然后作互互谱分析或f—k分析。优点就是是可以忽略传感感器的相频特性性、幅频特性及及震源影响，但但测点移动，传传感器安装会导导致传感器特性性一些变化。地下洞穴检测功率随测线的变变化对均匀介质测线线上各点响应幅幅值及频率成份份只受几何及材材料阻尼衰减影影响，但当测线线下方有异质体