波速测试讲义-2013.6.26.ppt

第9章 波速测试;第一节 波速测试的原理;一、根本概念 ;2．几组概念的区分 1〕体波：在弹性体内部传播的波； 面波：在弹性体外表或不同介质交界面上传播的波； 2〕瑞利波：波的质点在包含波传播方向的铅垂平面内振动，质点的振动轨迹为逆时针方向转动的椭圆，且振幅随深度呈指数函数衰减，传播速度略小于横波。 勒夫波：质点在水平面内振动，质点运动轨迹与波传播方向垂直。 ;地震波;地震与地震动;Love面波;地 震 预 警;3〕压缩波：当波传播时，如果质点振动方向与波的传播方向一致，称为压缩波； 剪切波：当波传播时，如果质点振动方向与波的传播方向相互垂直，称为剪切波； 二、声波测试的适用性及分类 由于地下水的存在对剪切波波速不产生明显的影响〔压缩波影响很大〕。所以，通常是测剪切波波速确定土的动力特性。 ??速测试可以采用单孔法、跨孔法和面波法。;三、声波测试的目的 地基土的波速测试可以应用于以下目的： 〔1〕划分场地类型，计算场地的根本周期； 〔2〕提供地震反响分析所需的地基土动力参数(动剪切模量、阻尼比、动剪切刚度等)； 〔3〕提供动力机器根底设计所需的地基土动力参数(抗压、抗剪、抗扭刚度及刚度系数、阻尼等)； 〔4〕判断地基土液化的可能性； 〔5〕评价地基土的类别和检验地基加固效果。;第二节 单孔法; 单孔法如图9—1所示。单孔法是在孔口地面设置振源，在唯一的一个钻孔中，在需要探测的深度处放置拾振器，主要检测水平的剪切波(SH波)和压缩波(P波)的波速。;; 1、单孔波速测井的各种要素： 测井设备主要有四大局部： 1〕钻孔：用机械设备打出测试钻孔，在一些特殊地区使用套管护壁〔套管必需与孔壁紧密接触〕。 2〕震源局部：采用大锤敲击震源板的两端，震源板上压有500公斤以上重物，并与地面紧密接触，在震源板两端进行正反向激震，激发sH波信号时，通过地层传到测井传感器。 3〕井中三分量拾震器的探头〔传感器、井下摆〕，把探头下至预定测试的土层位置，利用气囊或压板使探头紧贴井壁，地震信号可通过拾震器的机??转换，把振动变成电讯号，经过电缆传送到地面的测井仪。 4〕工程测井仪：能够把电讯号记录并保存的数字测井设备。;;震源板的长轴方向中心 到测井井孔中心的距离;;〔二〕下孔法资料整理解释 1.根据直达波传播时间和深度计算地层速度 2.根据层速度计算弹性模量。 现场测量及波速计算简图如所示;;1.对PS测井记录读取弹性波旅行时间tg, 2.将tg换算成垂直时间t, 并绘制z?t垂直时距曲线，如图3.8.2; 3.设ti和ti-1为实测的初至时间,zi-1和zi为相应地点的垂直深度,那么zi-1与zi之间地层的波速(层速度) vi为;4.将 累加,即求t就是波从井口传播到zn深度处所用的时间 zn表示深度, 从井口到zn深度处波的平均速度 ;5.以垂直时间为横坐标,以深度为纵坐标绘制垂直时距曲线,用垂直时距曲线的线性段和拐点可对地基分层，计算层速度. 6.绘制综合速度图，包括平均速度与垂直时间的关系等 ;图3.8.2 下孔法试验实测时距图;三、仪器设备组成 单孔法测试所需仪器设备一般包括以下两局部： (1)震源：指的是弹性波激发装置。 (2)弹性波接收装置：包括检波器、放大器及记录显示器。 ;1．震源 人工激发是一种最简单的方法，用得也最普遍。常用的振源激发装置是尺寸为2500mm ×300mm ×50mm 的木板，木板的长度方向中垂线应对准测试孔中心。孔口与木板的距离宜为1～3m，其上放置400kg的重物(图9－4)。当用锤水平敲击木板端部时，木板与地面摩擦而产生水平剪切波。将检波器用扩展装置固定在孔内的不同深度处以接收剪切波。测试应自下而上进行。在每一个试验深度上，应重复试验屡次。 应该说，激震板越长，剪切波的频率越低；压重越重，剪切波能量越大。;2．弹性波接收 波速法测试时，无论选择什么样的振源，一般都会产生复合波，这就要求接收器既能记录到竖直振动分量，同时又能记录到两个水平方向的振动分量，以便更好地识别到剪切波到达的时刻。所以，一般采用三分量检波器。 三分量检波器是由3个传感器按相互垂直的方向固定并密封在一个无磁性的圆筒内制成的，如图9－5所示。这种检波器自振频率较高，对方向性不敏感，即使埋置倾斜，也能有效的进行波动测试。 ;3．放大器和记录仪 目前国内波速测试所采用的记录器主要有SC－1型、SC－16型、SC－18型紫外线感光记录示波器，工作频率范围为0～270H z。