瑞雷波速与横波、标贯的关系

瑞雷波与各参数的关系横波与瑞雷波的关系根据统计资料表明，VR和vS之间的关系可用下式来表示R S7)0.87+1.127)Vr= Vs1+v式中v是泊松比。表1不同泊松比的VS/VR比值 I SR泊松比v―S—1 C=VS/VR0.251.0870.291.0800.331.0730.401.0620.501.049对于一般的土而言，泊松比v是0.45〜0.49，而对于岩石泊松比是0.25左右。因此可以粗略地说，对于土层S波速度和瑞雷波速度看作大体相同。对于岩石，S波速度可粗略为瑞雷波速度的1.1倍。更精确的计算地下各层的速度参数的方法可以用哈斯克尔—汤姆逊(Haskell-Thomson)矩阵的反演方法。和常规的物探方法相比，它有以下一些优点：1•瑞雷波的平均速度VR和横波速度Vs相差无几，因而可用它来得到各种岩土的动力参数。这对工程设计是非常有用的。而且VR比纵波的速度要小，因而有着更高的分辩率。R在被勘探的地层中，可以有速度倒转现象，即在高速层中可以夹低速层。这在地震勘探的折射法中就不能勘探的。因而用这种方法可以勘探滑坡、混凝土公路面下面的岩土结构等。测量时所需的场地范围可以很小，并有着较强的抗干扰能力，即使周围有汽车或其它干扰，对仪器测量无多大影响，因而可以在市中心繁华地区或狭窄的小地区来探测。每一点的测量时间一般仅为几十分钟，在现场就能作实时处理，因而效率很高。通过大量统计对比，我们总结出了如下的经验公式：1.709N=1.779X10-3XVr (4)63.5式中，V单位为m•s-1,N为标贯击数，统计件数为86件，相对系数r=0.95。63.5f=2.777V0.796 (5)Kr式中，fK单位为kPa，统计件数94件，相关系数r=0.85。K2.284Eo=9.43X10-5Vr (6)式中，Eo单位为MPa,统计件数62件，相关系数为r=0.83。上述三个经验公式曲线见图6、图7、图8。由图6可见，瑞雷波速与标贯试验具有较好的相关性。以理论上分析，当地基土较密实，较硬时，标贯击数N值较高，波速Vr也较高。反之，N值较低，Vr也较低。只有当地基土含—定量的填石时，N值离散性加大，Vr却代表了一种整体平均效应。不言而喻，当填石太多时瑞雷波法比钻探法具有更大的优越性。由图7可见，瑞雷波速与地基承载力也有较好的相关性。波速的高低反映了其介质的致密程度或固结程度，大范围的固结效果与承载力也有直接关系。相对压板试验来说，瑞雷波法具有更加快速、廉价、范围广、代表性强的特点。由图8可见，瑞雷波速与地基土变形模量也有相关关系。相比图7而言，Eo与Vr的变化显得比fK还要灵敏。其原因是，强夯复合地基往往在地表形成一层硬壳，而压板试验得出的K结果与浅部1.5〜2倍压板直径范围有关，而我们所取的波速则是整个强夯加固地基有效厚度范围的平均速度。值得指出的是，这种递推式的经验方法有其使用有局限性，应该在具体地区做出具体的对比试验，建立合适的相关关系。这样，不仅有利于解决强夯复合地基的均匀性问题，而且对解决地基的承载力问题也是十分有用的。与工程力学参数的关系瑞利波速与横波速度之间满足Vr=0.91Vs,由此可以很方便地得到横波速度。用面波勘探RS法求各种工程力学参数的公式如下：(1)准贯入次数N值N=10[log(Vs)-1.9554]/0.337(2)刚性率G值

G=120Ne0.737 (kgf/cm)3)静止土压系数KK=[log(Vs)-1.875]/0.398(4)固结屈服力Pyy(kgf/cm)P=[log(Vs)—1.998]/0.51(kgf/cm)单轴压缩强度QQ=[log(Vs)—2.127]/0.443内摩擦角aa="12N+(15~20)内摩擦力CC=Q/2(kgf/cm)利用面波波速与动力触探击数的相关性(kgf/cm)通过相关分析得到击数与面波波速的关系公式。N=-13.832+0.13248VR其中N为击数；VR为面波速度。R5-Vr与Vp、Vs之间有下列关系:设泊松比为8a2K2^-R设泊松比为8a2K2^-RV2VP(3)(4)1-282-28,X+2G:P(6)Vs=(7)入=(1+8)(1—28)VR—瑞利面波速度;Rp——密度;式中：VP——VR—瑞利面波速度;Rp——密度;G 剪切模量；8---泊松比； E---杨氏模量；九一拉梅常数。Vp、VS都是与介质的泊松比、密度、杨氏模量、剪切模量等有关，同理，由(3)、⑷式可S见瑞利面波速度«，也同Vp、VS一样，可由介质的泊松比、密度、杨氏模量等力学参数来确R PS定。由此可知瑞利面波VR与介质的密度存在着一定关系。R6・Vr与。0的的关系R0利用N与O的经验关系，导出V与。的的关系。见表4.2-1o10 0 R 0表4.2-1N与a的对照关系N(击数/30cm)10^0 0 15202530a(KPa)0100140180220基本承载力O和N间存在如下关系：010a=8XN-20 (4.10)010统计京广线部分区段路基测试数据，选样点数n=100,得到的V与N的相关公式为：R10V=91.08+2.94XN (4.13)R 10相关系数R=0.82°对检测数据进行统计分析，土体干密度p和瑞利波速度V存在如下线性函数相关关系：p=0.0017V+1.15 (4.16)R相关系数R=0.93o将最大干密度值代入后，得到压实系数和瑞利波速度的相关公式：

p0.0017V+1.15= R p 1.57=0.0011=0.0011VR+0.7325 (4.17)