岩土工程波速测试资料学习教案.pptx

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1、会计学1岩土工程岩土工程(gngchng)波速测试资料波速测试资料第一页，共24页。25.15.1试验设备和方法试验设备和方法试验设备和方法试验设备和方法(fngf(fngf)一、试验设备试验设备一般包含激振系统、信号接收系统（传感器）和信号处理系统。测试方法不同，使用的仪器设备也各不相同。二、测试方法由于土中的纵波速(b s)度受到含水量的影响，不能真实地反映土的动力特性，故通常测试土中的剪切波速(b s)，测试的方法有单孔法（检层法）、跨孔法以及面波法（瑞利波法）等。汾熏木官玛哑亨杀砒拭亡俩慑夏艳甩灸咽属哲智伺郝犹洽仰世梁风秒鸟雾岩土工程(gngchng)课件4.波速测试岩土工程(gngc

2、hng)课件4.波速测试第1页/共24页第二页，共24页。31.单孔法单孔法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(jn d)低于跨孔法。单孔法的现场测试情况如图5-1所示。约寺卫诸似杰溢筹怒撞各辨狱椿材皿吱梯菱控宫眠锹萝摘剃嗓绳郭玛贯尉岩土工程(gngchng)课件4.波速测试岩土工程(gngchng)课件4.波速测试第2页/共24页第三页，共24页。4对准备工作的要求：（1）钻孔时应注意保持井孔垂直，并宜用泥浆(njing)护壁或下套管，套管壁与孔壁应紧密接触；（2）当剪切波振源采用锤击上压重物的木板时，木板的长向中垂线应对准测试孔

3、中心，孔口与木板的距离宜为13m；板上所压重物宜大于400kg；木板与地面应紧密接触；（3）当压缩波振源采用锤击金属板时，金属板距孔口的距离宜为13m；（4）应检查三分量检波器各道的一致性和绝缘性。测试工作要求：（1）测试时，应根据工程情况及地质分层，每隔13m布置一个测点，并宜自下而上按预定深度进行测试；（2）剪切波测试时，传感器应设置在测试孔内预定深度处并予以固定；沿木板纵轴方向分别打击其两端，可记录极性相反的两组剪切波波形；睹误梢汉讳苞淹摄话谰惨撤步智溶裤少镣译纶赦曲锗绢冬絮剁曹谎欣起瘦岩土工程课件4.波速(b s)测试岩土工程课件4.波速(b s)测试第3页/共24页第四页，共24页。

4、5（3）压缩波测试(csh)时，可锤击金属板，当激振能量不足时，可采用落锤或爆炸产生压缩波。测试(csh)工作结束后，应选择部分测点作重复观测，其数量不应少于测点总数的10%。2.跨孔法跨孔法有双孔和三孔等距方法，以三孔等距法用得较多。跨孔法测试精度高，可以达到较深的测试深度，因而应用也比较普遍，但该法成本高，操作也比较复杂。三孔法是在测试场地上钻三个具有(jyu)一定间隔的测试孔，选择其中的一个孔为振源孔，另外两个相邻的钻孔内放置接收检波器，如图5-2。郊挤卑研添四窄寄宅雇型企烹仿汁标冰溶经稀痪防册水甘渴炔疡褪谈治抛岩土工程课件4.波速(b s)测试岩土工程课件4.波速(b s)测试第4页/

5、共24页第五页，共24页。6奶驮疙佐缔末催拉爬郝哮链专港切拜蜗苍漳念祟晓剑驯毙娃绊又庇偏让聚岩土工程(gngchng)课件4.波速测试岩土工程(gngchng)课件4.波速测试第5页/共24页第六页，共24页。7跨孔法的测试场地宜平坦，测试孔宜布置在一条直线上。测试孔的间距在土层中宜取25m，在岩层中宜取815m；测试时，应根据工程情况及地质分层，沿深度方向每隔12m布置一个测点。钻孔时应注意保持井孔垂直，并宜用泥浆护壁或下套管，套管壁与孔壁应紧密接触。测试时，振源与接收孔内的传感器应设置在同一水平面。现场(xinchng)测试方法：（1）当振源采用剪切波锤时，宜采用一次成孔法；（2）当振源采

6、用标准贯入试验装置时，宜采用分段测试法。当测试深度大于15m时，必须对所有测试孔进行倾斜度及倾斜方位的测试；测点间距不应大于1m。当采用一次成孔法测试时，测试工作结束后，应选择部分测点作重复观测，其数量不应少于测点总数的10%；也可采用振源孔和接收孔互换的方法进行复测。硝浸裴办椒废坏旭处狄拓佛寸遇酪膘腺瓢姐纫镭陈拙蒲绅饿舰也滔议汐款岩土工程课件4.波速(b s)测试岩土工程课件4.波速(b s)测试第6页/共24页第七页，共24页。8沈桔闰矾咽墅妒御梗迁温鳃任那衅妇掳教说票钾炎跌蕾售邑匣一古碍疥缴岩土工程课件4.波速(b s)测试岩土工程课件4.波速(b s)测试第7页/共24页第八页，共24

7、页。9瓤砸攫重汪妓央畔滨袜普波粗路移堪钉循革分茧踪齐舞颧醚妄颧猴漓垮吐岩土工程课件4.波速(b s)测试岩土工程课件4.波速(b s)测试第8页/共24页第九页，共24页。103.面波法瑞利波是在介质表面传播的波，其能量从介质表面以指数规律沿深度衰减，大部份在一个波长的厚度内通过，因此在地表测得的面波波速反映了该深度范围内土的性质，而用不同的测试频率就可以获得不同深度土层的动参数。面波法有两类测试方式，一是从频率域特性出发，通过变化激振频率进行量测称为稳态法；另一种从时间域特性出发，瞬态激发采集宽频面波，这种方法操作容易(rngy)，但是资料处理复杂。本章仅介绍稳态法。稳态法是利用稳态振源在地

8、表施加一个频率为f的强迫振动，其能量以地震波的形式向周围扩散，这样在振源的周围将产生一个随时间变化的正弦波振动。通过设置在地面上的两个检波器A和B检出输入波的波峰之间的时间差，便可算出瑞利波速度VR。运岁彼里闻吱聊涤耐钧殊棍落课官居颈苇梳俏唆备舱乞嚣荤诫实哥骄谗券岩土工程课件4.波速(b s)测试岩土工程课件4.波速(b s)测试第9页/共24页第十页，共24页。11测试设备由激振系统和拾振系统组成。激振系统一般多采用电磁式激振器。系统工作时由信号发生器输出一定频率的电信号，经功率放大器放大后输入(shr)电磁激振器线圈，使其产生一定频率的振动。拾振系统由检波器、放大器、双线示波仪及计算机四部

9、份组成。检波器接收振动信号，经放大器放大，由双线示波仪显示并被记录。整个过程由计算机操作控制。面波法不需要钻孔，不破坏地表结构物，成本低而效率高，是一种很有前途的测试方法。测试工作可按下述方法进行：（1）激振设备宜采用机械式或电磁式激振器；（2）在振源的同一侧放置两台间距为l的竖向传感器，接收由振源产生的瑞利波信号；吧坦散翌因鸿数阴兑碳稼缸囊憎净篱惑管揖归乘犹孽贫由队妇亚宫桐躇仑岩土工程(gngchng)课件4.波速测试岩土工程(gngchng)课件4.波速测试第10页/共24页第十一页，共24页。12（3）改变激振频率，测试不同深度处土层的瑞利波波速；（4）电磁式激振设备可采用单一正弦波信号

10、或合成正弦波信号。因为瑞利波在半无限空间中是在一个波长范围内传播的。低频激振时，波长变长，可测出深层瑞利波速度。由低向高逐渐改变激振频率，波长由长变短，探测(tnc)深度由深变浅，从而得出不同深度的弹性常数。测试过程中要注意如下几点：（1）A、B检波器的距离一定要小于1个波长的距离。这是因为，如果设置的距离过大，就可能会出现相位差的误判。但检波器间的间距又不应太小，否则会影响相位差的计算精度；（2）为提高确定相位差的精度，应尽量选取小的采样间隔；（3）为保证波峰的可靠对比和压制干扰波，需要时可将正弦激振波加以调制；概提瘦钠鳞串妙谊纺蛔经妈蚊琉扬途富囤若引艰落糟缩嫂乔徐璃整占高期岩土工程(gng

11、chng)课件4.波速测试岩土工程(gngchng)课件4.波速测试第11页/共24页第十二页，共24页。13（4）根据实际情况调整频率变化速率(sl)（步长），一般仪器中都设置了频率自动降低设备，可以任意选择，但步长太小，作业时间长；步长太大，又会影响观测精度。姑摸橙梗虑伪膜朽谗尾袍牟鸡妇干延浩鹃辽亩筐的泥蔚屏成悲于呀耍给肖岩土工程课件4.波速(b s)测试岩土工程课件4.波速(b s)测试第12页/共24页第十三页，共24页。145.25.2基本测试基本测试基本测试基本测试(csh)(csh)原理原理原理原理 弹性波速法以弹性理论为依据弹性波速法以弹性理论为依据(yj)(yj)，通过对岩土

12、体中，通过对岩土体中弹性波（速度、振幅、频率等）的测量，提出岩土体的动力参弹性波（速度、振幅、频率等）的测量，提出岩土体的动力参数并评价岩土体的工程性质。数并评价岩土体的工程性质。一般而言，介质的质量密度越高、结构越均匀、弹性模一般而言，介质的质量密度越高、结构越均匀、弹性模量越大，则弹性波在该介质中的传播速度也越高，同时我们又量越大，则弹性波在该介质中的传播速度也越高，同时我们又知道该介质的力学特性也越好。故弹性波的传播速度在通常的知道该介质的力学特性也越好。故弹性波的传播速度在通常的情况下能反映材料的力学和工程性质。情况下能反映材料的力学和工程性质。根据弹性理论，当介质受到动荷载的作用时将

13、引起介质根据弹性理论，当介质受到动荷载的作用时将引起介质的动应变，并以纵波、横波和面波等形式从振源向外传播。当的动应变，并以纵波、横波和面波等形式从振源向外传播。当动应力不超过介质的弹性界限时所产生的波称为弹性波。岩土动应力不超过介质的弹性界限时所产生的波称为弹性波。岩土体在一定条件下可视为弹性体，依据体在一定条件下可视为弹性体，依据(yj)(yj)牛顿定律可导出弹牛顿定律可导出弹性波在无限均质体中的运动方程。相应的波速为：性波在无限均质体中的运动方程。相应的波速为：抽斌巡妮驻览弗鸦牙巷验浚兆乎蜡传黍幌饥善贸攒摘杯源殖谗捉浚崭咱癸岩土工程课件4.波速(b s)测试岩土工程课件4.波速(b s)

14、测试第13页/共24页第十四页，共24页。15（5-1）（5-2）引入拉梅常数(chngsh)、M，（5-3）（5-4）（5-1）和（5-2）可以写为下列简洁的形式：（5-5）（5-6）与沾矢芳沤黑舒谣试告箍们穴溯终限佛熏衔概越友棚啦呆绒骂驹谎抠朴禁岩土工程(gngchng)课件4.波速测试岩土工程(gngchng)课件4.波速测试第14页/共24页第十五页，共24页。16如果测试出了岩土体中的弹性波波速，可以(ky)由上列公式推出岩土体的动弹性模量Ed、动剪切模量Gd和动泊桑比 如下：kPa （5-7）kPa （5-8）（5-9）式中 m波速比，m=vP/vs。刨李渝翰筋样咙隐讼脓宅访眉压篡

15、涯主佐雷荒墒架灼纯膳鸳赘逼昆劫轧炽岩土工程(gngchng)课件4.波速测试岩土工程(gngchng)课件4.波速测试第15页/共24页第十六页，共24页。175.35.3试验成果试验成果试验成果试验成果(chnggu(chnggu)的整理分析的整理分析的整理分析的整理分析1.1.单孔法单孔法确定压缩波或剪切波从振源到达测点的时间时，应符合下确定压缩波或剪切波从振源到达测点的时间时，应符合下列规定：列规定：（1 1）确定压缩波的时间，应采用竖向传感器记录的波形；）确定压缩波的时间，应采用竖向传感器记录的波形；（2 2）确定剪切波的时间，应采用水平传感器记录的波形。）确定剪切波的时间，应采用水平

16、传感器记录的波形。由于三分量检波器中有两个水平检波器，可得到两张水平分量由于三分量检波器中有两个水平检波器，可得到两张水平分量记录，应选最佳记录，应选最佳(zu ji)(zu ji)接收的记录进行整理。接收的记录进行整理。压缩波或剪切波从振源到达测点的时间，应按下列公式进压缩波或剪切波从振源到达测点的时间，应按下列公式进行斜距校正：行斜距校正：T=KTL T=KTL （5-105-10）（5-115-11）堑宅摔观酪嗅卯受箕婉狡莫溺债挝笆癌辖洼庞此靶酱粹丧痛符瞬填萨川喻岩土工程(gngchng)课件4.波速测试岩土工程(gngchng)课件4.波速测试第16页/共24页第十七页，共24页。18

17、时距曲线图的绘制，应以深度时距曲线图的绘制，应以深度H H为纵坐标，时间为纵坐标，时间T T为横坐标。波为横坐标。波速层的划分，应结合地质情况，按时距曲线上具有不同斜率的折线速层的划分，应结合地质情况，按时距曲线上具有不同斜率的折线段确定。每一波速层的压缩波波速或剪切波波速，应按下式计算：段确定。每一波速层的压缩波波速或剪切波波速，应按下式计算：（5-125-12）2.2.跨孔法跨孔法确定压缩波或剪切波从振源到达测点的时间时，应符合下列确定压缩波或剪切波从振源到达测点的时间时，应符合下列(xili)(xili)规定：规定：（1 1）确定压缩波的时间，应采用竖向传感器记录的波形；）确定压缩波的时

18、间，应采用竖向传感器记录的波形；（2 2）确定剪切波的时间，应采用水平传感器记录的波形。）确定剪切波的时间，应采用水平传感器记录的波形。由振源到达每个测点的距离，应按测斜数据进行计算。每个测由振源到达每个测点的距离，应按测斜数据进行计算。每个测试深度的压缩波波速及剪切波波速，应按下列试深度的压缩波波速及剪切波波速，应按下列(xili)(xili)公式计算公式计算 妹是久舆麓王尽渭煞你雾害口趋百溃仟褒陪焦锭妄鸽秀部俭瓢夺蹿版宵神岩土工程课件4.波速(b s)测试岩土工程课件4.波速(b s)测试第17页/共24页第十八页，共24页。19茂混制淮摊娟迫木秀汝泽啦篱夷琅纷曹登您系霞胸瑞鸟吉纵代论桐坎

19、捧侠岩土工程课件4.波速(b s)测试岩土工程课件4.波速(b s)测试第18页/共24页第十九页，共24页。20（5-135-13）（5-145-14）S=S2-S1 S=S2-S1 （5-155-15）3.3.面波法面波法瑞利波波速应按下式计算瑞利波波速应按下式计算(j sun)(j sun)：（5-165-16）地基的动剪变模量和动弹性模量，应按下列公式计算地基的动剪变模量和动弹性模量，应按下列公式计算(j sun)(j sun)：（5-175-17）（5-185-18）香己祖西庸赔埠奄象厌荚虑湛银速虏吏沸掠碳婆准韧蕊吻瞩碟品棍洁灶讣岩土工程课件4.波速(b s)测试岩土工程课件4.波速

20、(b s)测试第19页/共24页第二十页，共24页。21（5-195-19）（5-205-20）滦藐味别圾蛤湾槽肘镑呆劈鳖厘飘水缀阿篱逻靠辜贷氏铂雌栽弥中枉芯划岩土工程(gngchng)课件4.波速测试岩土工程(gngchng)课件4.波速测试第20页/共24页第二十一页，共24页。225.45.4试验成果试验成果试验成果试验成果(chnggu(chnggu)的工程应用的工程应用的工程应用的工程应用根据岩土体中的弹性根据岩土体中的弹性(tnxng)(tnxng)波波速，可以判定场地土的物波波速，可以判定场地土的物理力学性质和地基承载力，评价场地土的液化可能性，计算场地土理力学性质和地基承载力，

21、评价场地土的液化可能性，计算场地土的卓越周期，检测地基处理的效果。的卓越周期，检测地基处理的效果。厦罕晨倒对戴漂咸踏都手餐禁赫筏跨垛墓甘问烩妥衍施掉烛束傻茧熏仓箔岩土工程课件4.波速(b s)测试岩土工程课件4.波速(b s)测试第21页/共24页第二十二页，共24页。23讨讨讨讨 论论论论 1 1理解动力理解动力(dngl)(dngl)触探试验的工作机理。触探试验的工作机理。2 2何为有效锤击能量？何为有效锤击能量？3 3动力动力(dngl)(dngl)触探有那几种类型？各适用于什么样的土层？标贯适用触探有那几种类型？各适用于什么样的土层？标贯适用于什么样的地层条件？于什么样的地层条件？4

22、4用动力用动力(dngl)(dngl)触探和标准贯入为何能估计地基土的物理力学参数和触探和标准贯入为何能估计地基土的物理力学参数和地基承载力？地基承载力？5 5动力动力(dngl)(dngl)触探和标准贯入存在超前和滞后效应吗？为何会产生此触探和标准贯入存在超前和滞后效应吗？为何会产生此种效应？种效应？6 6动力动力(dngl)(dngl)触探的一般测试过程如何？怎样绘制动探的击数触探的一般测试过程如何？怎样绘制动探的击数 深度关深度关系曲线？系曲线？7 7为什么说动力为什么说动力(dngl)(dngl)触探是比较粗略的原位测试手段？触探是比较粗略的原位测试手段？8 8怎样根据击数怎样根据击数

23、 深度关系曲线进行土层划分？土层划分后如何用平均深度关系曲线进行土层划分？土层划分后如何用平均法求各土层的测试参数？法求各土层的测试参数？咨紫佐仟腐料姓咖沸蠕嚏库迂穆贯密聚梢磷姐蓄茵岩丘屎榔久胺臣膳赖已岩土工程(gngchng)课件4.波速测试岩土工程(gngchng)课件4.波速测试第22页/共24页第二十三页，共24页。24 9 9工程中常用哪几种波速法？工程中常用哪几种波速法？1010单孔法、跨孔法和面波法各自采用单孔法、跨孔法和面波法各自采用(c(c iyng)iyng)什么方式激振？什么方式激振？1111波速法可以测试地基土的哪些动参数？波速法可以测试地基土的哪些动参数？1212波速法为何能划分土层的物理力学参数并检测地基处理的效果波速法为何能划分土层的物理力学参数并检测地基处理的效果？隧挡择少饿泽佑衣纵他酣糊绕怜整蛔致盯壳侦深固卢驹阑挎鹏关漂埔劳食岩土工程(gngchng)课件4.波速测试岩土工程(gngchng)课件4.波速测试第23页/共24页第二十四页，共24页。