波速测试课件.ppt
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* * 岩土工程测试与监测 第5章 波速试验 * 第5章 内 容 5.1 试验设备和方法 5.2 基本测试原理 5.3 试验成果的整理分析 5.4 试验成果的应用 讨 论 * 5.1 试验设备和方法 5.1.1 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。 5.1.2 测试方法 由于土中的纵波速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，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。 * 1. 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，但精度低于跨孔法。单孔法的现场测试情况如图5-1所示。 * 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中心，孔口与木板的距离宜为1~3m；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1~3m； （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1~3m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； * （3）压缩波测试时，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。 * * 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2~5m，在岩层中宜取8~15m；测试时，应根据工程情况及地质分层，沿深度方向每隔1~2m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。 * * * 3. 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，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。 * 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； * （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
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