波速测试及抗震规范培训

波速测试及抗震规范培训

工程勘察公司2009年2月6日前言单孔法波速测试土层等效剪切波速的测定方法及误差分析

陈小峰李玉良

（河北中核岩土工程有限责任公司）0引言在地层稳定的平原地区，小范围内土层等效剪切波速应是一个较为稳定的数值，这个数值是客观的，不应因测试人员、测试仪器、测试时间的不同，有大的变化。但实践中有时会出现这种情况，即同一场地、不同的勘察单位提供的土层等效剪切波速差别很大。例如某一建筑场地，两家勘察单位提供的土层等效剪切波速分别为280m/s和190m/s，差异近50%，已远远超出测试、计算误差可以解释的程度，本文结合笔者的测试经验及实例，系统介绍了剪切波速测试的原理和测试方法，并对重点问提进行了讨论，以期寻找产生误差的原因，更好地指导工程实践。1等效剪切波速的计算方法及应用依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），剪切波速是划分场地地基土类型，确定覆盖层厚度，判定建筑场地类别的依据。土层等效剪切波速按下式计算：Vse=d0/t式中Vse—土层等效剪切波速（m/s）；d0—计算深度（m），取覆盖层厚度和20m二者的较小值；t—剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；di—计算深度内第i土层的厚度（m）；vsi—计算深度范围内第i土层的剪切波速（m/s）；n—计算深度范围内土层的分层数。根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度，按表1.1划分建筑的场地类别。

当覆节盖层茎厚度气较大睡时（薪例如百大于50寄m），草建筑奖场地颈分类泪取决草于20烈m内计揉算的永土层价等效右剪切巾波速天的大钻小，薯等效童剪切炭波速25椅0m伯/s是一粘个重涝要的邮界线爬，大彩于25项0m翁/s时，浆建筑扭场地骑类别涉为Ⅱ类，蔬而等源效剪肺切波铁速小挺于25欢0m淋/s时，百建筑胞场地抵类别侵就成羊为Ⅲ类。却建筑根场地柔类别妙不同萄则建为筑场留地结员构设傅防投向资差劝异明依显，鞋正确逝判定趴场地遮类别源既关材系到页建筑牙物在失遭遇茂地震属时的宽安全比使用阻，减窃少人符民生衔命财挂产损汪失，鹿又关歉系到嫌建筑格物的祖建设蕉成本女。因锐此，臣在某倾些覆每盖层屋较厚饥的地娇区，下等效搁剪切叼波速眉是否强大于25敢0m返/s，是勤原位勾测试惭技术烦人员框、岩弃土工昆程勘议察技仗术人尿员、耳施工膀图审划查人士员以肿及结累构设包计人牺员关叛注的歇一个厚焦点遇。2波速衰测试室方法通常上等效迁剪切载波速勿的测田试采刷用单世孔检道层法烛，一帽般的布测试画步骤态为：1）罪平整责场地势，在栋距孔烟口1~帝3m处，饮固定弊激震量板，破使激枯震板参中垂漂线通较过钻绳孔；2）陷安装准、调什试仪卷器；3）咐将三浸分量级检波忠器放生入预行定深椒度，堆并贴要紧孔光壁；4）况用铁乳锤左阴右敲张击激薯震板国，由奴仪器张接收矮检波少器信丝式号，亭并进赏行简丸单判哪断，鸭如信壶号正患常，糕剪切愉波反顶向良牌好，抄重复谨激振监波形胳一致岸性良嚼好，厨则分爷别记虑录正桑反向鸡敲击慰的波孙形信臂号，绝该点艘试验变结束择；5）茅将三筒分量我检测赛器放融到下着一测内试点愧深度篮，重鹅复上估述步闪骤，迹直到燥全部汁测试注点完尿成；6）农如有晒必要型，重柏复测常试一碧定比绢例的辟试验夜点。3获得线理想岭波形衔资料抓的关部键单孔关法波矩速测畅试方锹法并圾不复跪杂，驶但实石际测摊试中某，如散果一零些细额节问废题疏锄忽了我，并稳不一陕定能纵测得诸理想估的波纱形，仍给准语确分魔析计管算等滑效剪光切波贞速带赏来困长难。张在测挂试中糟，以举下几彩个方泛面应沈格外赛注意统：1）合帝理设碎定仪注器采葛样间坛隔合理破设定增仪器口采样括间隔村，是四获取萝理想临波形抵的前训提，访如果喘采样秒间隔亩设置鹿太小芽，对唐于频胞率较探低的址波形追，视头觉上窃会感乎觉太脏“散芬”，践不象嗓是常咸规意宏义的陶波形私，且我对于某较深堤的测遇点，将可能孤采不庆到剪菜切波疯；而策如果缝采样顿间隔惭设置怖过大糕，则滥波形兰可能拆会显交得太菌“紧售”，剩同时姜影响卸波速沾计算境时的稀精度万。那没么如稍何合川理设互置采绍样间精隔呢退？波介速测胜试仪漆器的唱采样赤长度苗通常爆有51患2点、10衡24点、20内48点等玩几种凳，常固用的北为10孙24点。臣在采利样长较度确宅定为10柔24点后踪蝶，要既根据肃地层拣大致磨的平波均波榴速及桥测试誉深度苏，来具合理失确定锁采样棚间隔挥。第丑四系叔土层伞单孔孙法波局速测倒试时圈，剪泊切波耀的主晒频一卫般在40～80陵Hz之间育，周劫期大渡约在12滴.5～25仪.0墓ms之间怎，假娱设测壳试深蛙度为50漠m，50淘m地层号的剪碌切波荐平均哥速度花大于25靠0m洪/s，由t=接50度(m传)/着25屯0(食m/柿s)茧=0愉.2欧s，可撤以知昂道剪辉切波谊从震债源到陆孔底扁的传掀播时视间不兼超过0.此2s，0.落2s声/1仍02铜4≈蹲19千5μ普s，则奶采样西间隔岔可以胃选取20凳0～25攻0μ燃s，采牛样时染间长狠度为0.寄20闻5s～0.传25还6s，相嫌当于10～20个剪坚切波按的周铲期，将这样秀的采鞠样间像隔，填既可缘瑞以完案整地途接收缘瑞到剪适切波歉，又驼不至辨于波麻形太派“紧繁”或叫太“评散”屯，波口速计欧算也厚有相浪对较今高的猜精度阶。2）叛激振散板的罪放置激振巧板的闻作用流是通若过锤疾击，扫产生泻有效狂的、介足够腿能量行的振挺动，膀经过现土层全传递撤至三都分量乞检波番器，崭使仪碍器接所收到局高信夏噪比阔的剪叨切波细。激中振板蔑的尺被寸和政材质木相对思并不冶重要歪，关单键是视要能茎激发柜出能奏量较矛大的食剪切湾波。魂使用荡木板众作激虏震板劲时，育要注东意将歌孔口远清平闸，激骑震板避放在掏距孔护口1~抗3m的地注表，腥钻孔益通过鼓激振扶板的另中垂勿线，然上压柄钻机互或汽展车前霸轮，君用铁厉锤敲救击其秩两端屋产生娘剪切恋波。沿木板姓较长镰，在箱市区各测试露时不病易携善带，产且使量用过踩程中些，板侧头容乌易被制敲坏邻，影部响测败试工纺作的怜效果认和效船率。务笔者念将长1.愈2m左右训、腹党板高紫度22隶cm的工坏字钢成两端否焊上口钉齿和做为灭激震规板，蔬测试刺时只呼需将棒钉齿诞砸入联孔口痛附近伶的地得表土去中，绣板端残垫上2~灾5c预m厚的有木板乞，人厚站在王激振廉板上玻左右淘敲击劲即可菜，垫托木板谨的作斧用是袜使激嗽发出衔来的踩波频州率相取对较灭低，熟波形革较稳液定，旬有效笛能量未相对增较高扬。这佛样的融激振袋板不日必占稿用钻角机或色其他领车辆控，钻明孔完徒成后午钻机批即可昆转移颗；坚太固耐粥用，煎尺寸渐小，拿携带窑方便条，可在装进蚂出租焰车的久后备售箱中术。在肺放置湾激振淘板时影，最缩慧好将驴表层哈松散林的杂餐填土失铲掉翠，直司接放选置于阳均匀水密实晕的老绘土上穷，因蒙为杂敌填土类较松偷散，拦均匀焦性差押，激拘发出委来的翼波形寒不规坚则，戏显得横较“陡乱”它，且雨杂填骗土与特原状祥土存白在波滤阻抗睛界面配，波火传播婚时会醋产生衰一定灰的反怠射，励能量剃有相榨对较宣多的屿损失永。锤冠击时读最好狱固定算由一症个人躬完成赛，因选为每种个人麻的锤签击方镰法和绑能量胀会有鼓一定州的差翼异，触激发戏出来黎的波望形可精能会被有差珠异，赖触发堆延迟忙时间税也可窑能有纸差异拥。3）汉触发肃器的烘选用触发堡器以膜及外拴触发太方法退有很的多种节，速脊度计稀、加既速度凤计、魄压电供类传娃感器指都可拥以用玩做触否发器烦，也异可采详用短络路触福发或只断路潜触发五的方睬式。蜓单孔雷法波孝速测贪试常悉用的劫有两析种外浩触发爸方法葛，第日一种扛是将瞧速度冈计(地震默检波毙器)插在荣激振讯板中浅部或宏其附浇近的睛地表似土中腾，锤根击振症动传绪至触捡发器猴后触具发仪佳器；反第二爱种是待将压眯电类耳触发阻器（压电豆晶体农传感计器）固谅定在仓锤头驳上，洪锤击猾激振雀板的嗓同时钢触发将仪器芳。无攀论哪阁一种厦触发狡器及疾触发坑方法龄，触坊发时饶间相范对于昏激发闭时间古总是抬有延挺迟的及，延柿迟时丢间的淡多少文视触凑发器参性能蔑及触呀发方挪法而傅不同壮，同得一个兵触发忍器不熟同次迹触发蜘，延兴迟时盯间也谁不会谷完全摔相同膝，因鸡此测死试之羞前，衫需要晒对触倦发器卸的延雕迟时燃间及付其稳筒定性旷有一彩个大盖致的砍了解段，做班到心钱中有客数。示笔者御曾在父石家帆庄市僵的波进速测图试中龄，对每不同错的触失发方搂法做淋过测语试，宇发现挠本节慕中提禾到的丸将速担度计息插入墨激振慌板中那部地桨表土挡中的幻玉激发旱方法散，其研触发菜延迟娘时间书约2.启5m闲s左右个，而间将压教电类长触发娇器固寸定在讽锤头宰的触渣发方刊法，秩其触昌发延似迟时逮间仅已为0.胡3m宋s左右套，且蠢延迟过时间类的稳具定性丧要好膜于前沟者。急对触共发延蛛迟时齐间有鼓了解背后，联就可熟以根金据实狂际情究况选佩择不看同的消触发荐方法穗，资姿料分骆析计漫算的烘时候软，也壶可以记对测刷试误欧差有达一个舱大致身的估要算。4)三分仔量检斯波器饿需贴困壁良斩好波动锣是由总激振客板位痛置穿闷过地见层到鸣达检锋波器位位置袋，再眠通过胀贴壁休装置蛛传递兴到三设分量僚检波舱器的党，因搬此保菠证贴粱壁良透好对否于能只否测列到理易想的规波形黎是很宁重要传的。潜常用麻的贴槽壁装普置有雄气囊诵式和趣机械些式两扰种，穗也有堂的检侵波器疗厂家般称自科己的释检波禾器可卡以自嘴然贴假壁。遣在泥袍浆护兽壁的仆钻孔雕中，誓如果努孔中渔泥浆吃较粘球稠，反在波隔速测优试时绞检波胶器无涉需贴巡寿壁即慰可接剂收到阅剪切燃波，饭而在肥干孔碗或清燥水钻卷孔中枪，检秤波器配的贴纽奉壁就肚显得旱很重瞧要。爸在三亩分量忌检波翼器贴璃紧孔魂壁后路，还吴要注戏意将级连接浊检波翠器的摆钢丝奇绳、笼电缆蹲线放寒松一倾些，幼以免继波动苦沿钢粗丝绳唉传递冷至检暖波器匀，对恐测试热造成菠干扰乓。气渣囊式泳贴壁帽装置蓄还要期确保沙管路取不漏宴气，补否则刑也可疮能产炕生干葱扰波可。5)水平亚锤击岭，增循强剪冷切波孤能量慰。锤击际时应个使用20磅以蜜上的叨铁锤售做震液源，逮锤头污与激筋振板腰接触负时，消力的娱作用胜方向篮尽量色水平登，以路增强叹剪切跃波的欺能量海。4资料须处理栗及误版差分狂析4.性1资料俩处理野外鹿测试沟完成鞭后，婆利用鄙剪切燃波分哑析程搬序将践每个誉测试蝴点左莫右敲胃击的台信号熊进行锤重叠斥放置厉，并对按测赞点深骂度顺由序排纸列成猫波列医图，淹做为亭分析局计算早等效划剪切纽奉波速雅的基温础图灵件。秆将不金同深拴度测诸点的旁实测言波形御组成己波列霞图，圆可直恒观明疏了地断判断窝测试毒效果资的好东坏，班方便芳直观泻地确章定剪涂切波赞初至低。对狠于个再别效牵果不负理想铜的测家试点套，确杀定剪渐切波齐初至淡时可耕参考挎波列姐中前始、后愧测点乔的初牵至位匆置来眯插值访确定周。在波掘列图找中，坦按照缠正反充向敲医击产姐生的屿剪切披波反照向的不原则当，初园步确迷定各川测试会点剪可切波仇初至美。每忆一次律激振选后产哀生的亩波动明中，仅均包肢含压筝缩波屈、剪妄切波秆、面姥波等碗，每寻一种票波的锈传播夫特点羊各不垦相同疑，压刺缩波恋相对俯剪切汤波传控播速蛛度快再，能桶量衰虎减快晋，离升孔口液一定订深度许后，茎压缩收波与检剪切仇波逐院渐分轨离，缓剪切牺波振鸽幅远同大于胜压缩显波振饭幅，匀将两装个相她反方团向敲鼠击的种波形逐重叠甜放置零后，输剪切苦波相翅位相架反。誓如图4.业1所示度，理歉想的剂测试紫波形刚，很码容易症根据航剪切意波的套传播刻特点辣，确蜘定其摆初至夺时间主。图4.上1剪切卧波波嘉形图剪切肿波初耍至时耽间确道定后匪，就登可以错计算洁各测须点剪焰切波需速值脸。对秧于波择速异旱常的舟测点狮，适喷当调虎整初逃至时各间，抚使整诵个波影列初茫至连遍贯，阴相邻卸测点泄波速拼变化妖合理色。剪枣切波甚的初闭至时宣间最判终确司定后迟，按较照地兴基土丹分层渴界线目深度育，计扩算各占土层盐剪切诸波速帆及等难效剪似切波惜速值狱。当击碰振板忧距离肥孔口顶很近怠时，宅覆盖尘层厚北度大护于20眨m的土球层的倚等效榜剪切芽波速vse应近舒似于20骆m地层灵的平师均剪尼切波密速值捆（即20嚼m除以20份m深度使测点凡剪切印波的揉初至速时间仍后的遵数值滨），粗相对疑于层叠速度军，等脊效剪霉切波四速的赛值更针好确安定，趋也很惠客观跑，20陆m深度贱测点栗剪切欠波初预至时肝间前柳后移辞动几壤个采择样间续隔对法最终症数值缝影响剥不大呼。4.兔2等效吗剪切夸波速谱的误胡差分岭析等效议剪切抄波速弟最终字确定旺前，驰还应等对其敬误差槽进行良分析接，做兽到心躁中有雹数，看必要张时要许进行撇校正挑。可智能给简等效泻剪切向波速形带来唤误差姑的主申要有关以下棒几个估方面余：1）哑仪器阶误差可用水作波罩速测棍试的呼仪器案类型地很多酷，如壶浅层吴地震滴仪、保工程汇检测且仪、若基桩警动测叮仪等检。仪最器每树年都兄应到拥省级芽以上肆计量哭部门丝式进行史标定狮，检魔验其痕各种爬指标遣是否贯符合袜相关瓶要求饥。如绢果仪浩器在签检定悟周期厉内，枣且各痒项指村标检体定合衡格，图则仪款器的沙计时症误差羊应可俱以忽贤略。2）汉测试济误差潮，主火要包拦括测滴点深袖度的踢测量后误差予和由膜于触抵发延梳迟时般间造放成的患误差腊。测点竹深度无通常抢用测钉绳或许标刻贝在电疏缆线诸上的弃深度坊标识帝来测竿量，竹测绳声有可然能随抚使用全次数轻的增草加而反产生个较大吵的误蒙差，厘电缆册线上岸的深竟度标斑识也聪可能蹄不准方，因受此每嚷次测妖试前伍最好考用钢拿尺对塞测绳间或深闭度标正识进选行校浊验，隙如测丧绳误它差较民大应封及时动更换读，以窗避免烛由于巡寿深度密测量高的误殿差而价造成谎等效乓剪切阔波速译值产由生大移的误忍差。当触更发方观式采费用外熄触发旱时，鸦触发孩器触办发时程间较坚锤击桐激发鄙时间签有一说定的欧延迟勾，如暮测试否过程果始终田由一架人负袜责锤侍击，本每一康次的孩锤击朝力度依大体辅相当筒，则啄触发葵延迟唇时间节应大羽体一劳致，息对于然波速偏测试惑来说颂是一谜个系瘦统误盼差。鼻分层搞计算侮波速某时，剂延迟持时间宜对求接第一匹层的辟波速侄值有栽影响普，其哗它各买层的掘波速掠是用冰时间固差计耀算的洞，延蜓迟时闷间相傲互抵妻消，纠对层始速度仙的计奖算影盏响不南大。跌由于猛等效满剪切师波速跟是20介m土层窜的平姜均剪宾切波弹速，和因此嚼延迟蔑时间帐对其咳是有行影响叼的，敏如果婆知道冬了延茫迟时活间的竭大致茂范围鹅，则富可以死对由炼其引拒起的华等效初剪切葡波速横的误惊差有便一个胃估算这，必夸要时航可以祸对其歪进行筋校正替。例拍如使峰用速耕度计哑插在纵激振时板中梢部地唉表土库中充堂当触平发器原，由挂剪切忽波的勒波列荣图确弃定了20挖m测点邻剪切液波初监至时看间为70溜ms，触徐发延胃迟时驻间为2.携5m玩s，则女等效每剪切畏波速填计算住值大器致为代：Vse计算=2桌0/曲0.倚07辛=2晴86（m/鸟s）而校锄正值滥大致险为：Vse校正=2喂0/（0.祖07恩+0镇.0乡丰02担5）=2涨76（m/葛s）校正熄值大灰约比晶计算霉值低3.萌6%。如静果采镰用锤版头固稼定触纱发器派的方赏式，餐延迟伯时间羽约为0.青3m哥s，则较等效骡剪切维波速渴的校粉正值邪较计喜算值顽低约1.鸦2（m/仙s），括基本峰可以额忽略肥不计汗。3）暗初至妈时间坑判读今误差在理读想的佩测试粘波形叫中，仰压缩涛波相职对于贺剪切拉波振逢幅小宪得多闻，正扑反向梳敲击布剪切适波反骡向明祖显，呜对于挑剪切永波初折至时马间的跪判读次误差狼应该掠不大秃，将姜各测剪点剪袖切波响按测身点深看度排厅列后竟，由体于相订邻深银度测昼点初洒至时拜间是肺连续欢的，怕相邻陈测点组速度连没有栗突变歌，初僻至时辨间的众判读依精度妨应该革更高国，根想据笔谨者经剃验，德对于绍理想互的测真试波熟形，允由于伸初至热时间剥的判析读引求起的愈等效道剪切袭波速截误差倡小于10星m/迟s。如踢图4.饥2所示裤，对臭于20优m深度牲测点期的波蹄形图秆，如毁果初晚至时酷间确愚定为姐第一雕幅的总位置满，平赤均波虚速为29辅4.怖5m杂/s，定哭在第臣二幅泻图的幅位置驼，平顶均波未速为28论5.望1m饥/s，二山者相逼比，掀初至害时间裂相差2.苍3m绕s，大堪约相盾当于1/坛6～1/居8个周笑期，际波速涝相差9.够4m处/s，由诱图可桐知，中两个含位置架已经厌有很沸明显奋的差敢别，填第一惜幅图茶的位稠置显乖然更鄙为合浙适，绑一般哄不会粮把初男至时巴间定律到第源二幅峰图或蚂偏差觉更大静的位枪置，巴因此哭只要菌测到抵理想枪波形肿，由婶于初切至时含间判念读引途起的度等效裤剪切既波速洪误差俯应该床不大尸。图4.用2剪切垃波初拐至的仇确定综上只所述留，如邮果仪柴器本惩身误贵差可珠控，虎测试巴前对绕深度子标尺钻进行烫了校隙核，葵测试掌所得拳波形凳理想盗，那狂么由牢其他利因素块（包拆括触盯发器仓延迟集时间部、剪域切波杠初至昨时间棍的判普读等蒜）引耐起等拴效剪晴切波映速的档误差般应在5%以内止。在雾该误刑差范智围内毅，不游同技层术人伟员对滚同一营场地惊实测霉得到践的地列层等碌效剪布切波江速值梳应该量相差倍不多盈，不多会存总在大旅的争蚂议。元如果窑不能摇测到窗好的伍波形钉资料乱，剪稠切波梁的初努至时再间难斗以确除定，吐技术娘人员艺凭自纠己的茅主观雀经验靠去做卧判断渡，等互效剪翠切波嘉速的粒数值弃就会彩千差良万别目，同勤一块矿场地映出现苗两种骡建筑只场地挺类别玩的判混断就政不足修为奇本了。5实例图5.醉1为作开者在却石家凶庄市恶内某齿工程震实测堵剪切烦波波受列，摘波列词中压僵缩波赤能量蹲较弱堤，正脚反向占敲击警剪切雀波反南向明框显，秩初至雷时间强连续攻，测尤点波朗速有拣随深坊度自啄上而甲下逐饰渐递苏增的北趋势否，其振测试挪成果拒见表5.触1。根纽奉据笔善者的走测试员经验属，石毫家庄都市区坛内（往包括脊东开航发区愚）土避层等料效剪义切波缴