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波速测试及抗震规范培训 ;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）;1 等效剪切波速的计算方法及应用;;;当覆盖层厚度较大时（例如大于50m），建筑场地分类取决于20m内计算的土层等效剪切波速的大小，等效剪切波速250m/s是一个重要的界线，大于250m/s时，建筑场地类别为Ⅱ类，而等效剪切波速小于250m/s时，建筑场地类别就成为Ⅲ类。建筑场地类别不同则建筑场地结构设防投资差异明显，正确判定场地类别既关系到建筑物在遭遇地震时的安全使用，减少人民生命财产损失，又关系到建筑物的建设成本。因此，在某些覆盖层较厚的地区，等效剪切波速是否大于250m/s，是原位测试技术人员、岩土工程勘察技术人员、施工图审查人员以及结构设计人员关注的一个焦点。 ;2 波速测试方法;3 获得理想波形资料的关键;2） 激振板的放置 激振板的作用是通过锤击，产生有效的、足够能量的振动，经过土层传递至三分量检波器，使仪器接收到高信噪比的剪切波。激振板的尺寸和材质相对并不重要，关键是要能激发出能量较大的剪切波。使用木板作激震板时，要注意将孔口清平，激震板放在距孔口1~3m的地表，钻孔通过激振板的中垂线，上压钻机或汽车前轮，用铁锤敲击其两端产生剪切波。木板较长，在市区测试时不易携带，且使用过程中，板头容易被敲坏，影响测试工作的效果和效率。笔者将长1.2m左右、腹板高度22cm的工字钢两端焊上钉齿做为激震板，测试时只需将钉齿砸入孔口附近的地表土中，板端垫上2~5cm厚的木板，人站在激振板上左右敲击即可，垫木板的作用是使激发出来的波频率相对较低，波形较稳定，有效能量相对较高。这样的激振板不必占用钻机或其他车辆，钻孔完成后钻机即可转移；坚固耐用，尺寸小，携带方便，可装进出租车的后备箱中。在放置激振板时，最好将表层松散的杂填土铲掉，直接放置于均匀密实的老土上，因为杂填土较松散，均匀性差，激发出来的波形不规则，显得较“乱”，且杂填土与原状土存在波阻抗界面，波传播时会产生一定的反射，能量有相对较???的损失。锤击时最好固定由一个人完成，因为每个人的锤击方法和能量会有一定的差异，激发出来的波形可能会有差异，触发延迟时间也可能有差异。 ;3） 触发器的选用 触发器以及外触发方法有很多种，速度计、加速度计、压电类传感器都可以用做触发器，也可采用短路触发或断路触发的方式。单孔法波速测试常用的有两种外触发方法，第一种是将速度计(地震检波器)插在激振板中部或其附近的地表土中，锤击振动传至触发器后触发仪器；第二种是将压电类触发器（压电晶体传感器）固定在锤头上，锤击激振板的同时触发仪器。无论哪一种触发器及触发方法，触发时间相对于激发时间总是有延迟的，延迟时间的多少视触发器性能及触发方法而不同，同一个触发器不同次触发，延迟时间也不会完全相同，因此测试之前，需要对触发器的延迟时间及其稳定性有一个大致的了解，做到心中有数。笔者曾在石家庄市的波速测试中，对不同的触发方法做过测试，发现本节中提到的将速度计插入激振板中部地表土中的激发方法，其触发延迟时间约2.5ms左右，而将压电类触发器固定在锤头的触发方法，其触发延迟时间仅为0.3ms左右，且延迟时间的稳定性要好于前者。对触发延迟时间有了解后，就可以根据实际情况选择不同的触发方法，资料分析计算的时候，也可以对测试误差有一个大致的估算。 ;4) 三分量检波器需贴壁良好 波动是由激振板位置穿过地层到达检波器位置，再通过贴壁装置传递到三分量检波器的，因此保证贴壁良好对于能否测到理想的波形是很重要的。常用的贴壁装置有气囊式和机械式两种，也有的检波器厂家称自己的检波器可以自然贴壁。在泥浆护壁的钻孔中，如果孔中泥浆较粘稠，在波速测试时检波器无需贴壁即可接收到剪切波，而在干孔或清水钻孔中，检波器的贴壁就显得很重要。在三分量检波器贴紧孔壁后，还要注意将连接检波器的钢丝绳、电缆线放松一些，以免波动沿钢丝绳传递至检波器，对测试造成干扰。气囊式贴壁装置还要确保管路不漏气，否则也可能产生干扰波。 5) 水平锤击，增强剪切波能量。 锤击时应使用20磅以上的铁锤做震源，锤头与激振板接触时，力的作用方向尽量水平，以增强剪切波的能量。;4资料处理及误差分析;图4.1 剪切波波形图;剪切波初至时间确定后，就可以计算各测点剪切波速值。对于波速异常的测点，适当调整初至时间，使整个波列初至连贯，相邻测点波速变化合理。剪切波的初至时间最终确定后，按照地基土分层界线深度，计算各土层剪切波速及等效剪切波速值。 当击振板距离孔口很近时，覆盖层厚度大于20m的土层的等效剪切波速vse应近似于20m地层的平均剪切波速值（即20m除以20m深度测点剪切波的初至时间后的数值），相对于层速度，等效剪切波速的值