纵波与剪切波速测试演示幻灯片.ppt

重庆地勘局208水文地质工程地质队,重庆渝碚实验检测中心,纵波与剪切波速测试,主要,内容,一,二,三,四,弹性波简介,常见测试方法及设备,各指标经验值范围,规范及相关要求,五,常见问题,汇报人：熊华山,1,1.定义：,弹性波当静力平衡状态下的弹性体在外力作用下，产生的位移、形变和应力，以波的形式按有限的速度传播，这种波动就称之为弹性波。弹性介质在外力或扰动的作用下会发生体积和形状的变化(称为形变)，产生所谓应变。应变可分为纵向(或胀缩)应变和横向(或剪切)应变。这些应变用弹性常数来表示。当一扰动作用于均匀各向同性完全弹性介质时，在弹性介质内有胀缩应变的纵向位移形式向前传播的纵波存在，同时也有以剪切横向位移形式向前传播的横波存在。,2.波的种类：体波、面波,（1）体波：在介质体内传播,纵波：P波、压缩波：质点振动方向与波的传播方向一致；,横波：S波、剪切波：质点振动方向与波的传播方向垂直；Sv、SH,（2）面波：在介质分界面传播,瑞利波(R波)：在介质表面传播，其轨迹是逆时针旋转的椭圆；,勒夫波(L波)：在介质分界面传播,纵波的传播形式,横波的传播形式,1、弹性波简介,2,1、弹性波简介,典型面波记录,3,3、工程勘察中常用公式：,用弹性参数表示：,Vp、Vs、V,R,之间的关系,一、弹性波简介,4,用波速计算弹性参数公式,实际工作中一般用兆帕而不用千帕，还应注意动泊松比与静泊松比的区别,1、弹性波简介,5,Excel,表格中的公式,表格中直接用纵横波来单独推算动泊松比、动剪模量，而动弹模量是用动泊松比和动剪模量来推算的。因此在考虑岩土密度,时，动剪模量需要作相应变化，而动弹模量不需要变化。,1、弹性波简介,6,一、弹性波简介,4.需要了解的基本概念,岩土工程勘察分级的方法（工程规模和特征、场地复杂程度、地基复杂程度）。,岩石的分类,根据岩石质量指标RQD，可分为好的（RQD,90）、较好的（RQD=7590）、较差的（RQD=5075）、差的（RQD=2550）和极差的（RQD,25）。,7,4、需要了解的基本概念,土的分类：建筑地基的岩土可分为,“,岩石、碎石土砂土、粉土、粘性土和人工填土,”。,a.粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量50%的土，应定名为碎石土。,b.粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量的50%，粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量50%的土，应定名为砂土。,c.粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且塑性指数等于或小于10的土，应定名为粉土。,d.塑性指数大于10的土应定名为黏性土,。,黏性土应根据塑性指数分为粉质黏土和黏土。塑性指数大于10，且小于或等于17的土，应定名为粉质黏土；塑性指数大于17的土应定名为黏土。,8,二、规范及相关要求,1、,地基动力特性测试规范,（GB/T50269-1997）,面波法只交代了稳态，没有瞬态法,9,二、规范及相关要求,2、,岩土工程勘察规范（GB 50021-2001）2009版,A、,波速测试适用于测定各类岩土体的压缩波、剪切波或瑞利波的波速，可根据任务要求或测试条件，采用单孔法、跨孔法、串式检波器PS测井法。,B、,单孔法波速测试应符合下列规定：,a 测试孔应垂直，且要保证孔壁不坍塌掉块；,b 当采用贴壁式三分量检波器测量时，应将检波器紧贴在孔内壁预定深度处；并在地面采用叩板法进行地面激振或在孔内采用剪切锤孔内激振；,c 当采用孔中激发，地面接收方式测量时，应将地面接收传感器放在第一层土中，并去除周边杂物，必要时，将检波器放在挖好的坑中进行接收。,C、,跨孔法波速测试应符合下列规定：,a 振源孔和所有测试孔，应布置在一条直线上；,b 跨孔孔距在土层中宜取25m，在岩层中宜取815m，测点垂直间距宜取12m；近地表测点宜布置在0.4倍孔距的深度处，震源和检波器应置于同一地层的相同标高处，并且尽量离开地层分界面，减少因折射波带来的时间判读误差；,c,当测试深度大于15m时,，应进行激振孔和测试孔倾斜度和倾斜方位的量测，测点间距宜取1m。,D、,串式检波器PS测井法测试应符合下列规定：,1 保证孔内有充盈的井液，井液的浓度应保证悬浮式检波器串能顺利下到孔底；,2 检波器串中震源不能少于一个，接收检波器不少于2个，每个间距为1米；,E、,以上三种波速测试还应符合下列规定：,a 应结合土层布置测点，测点的垂直间距宜取13m。层位变化处加密，并宜自下而上逐点测试；,b 测量P波速度时，宜采用S波速度反算求得；,c 利用岩土波速进行固结灌浆效果检测时，应在灌浆前、后分别进行测试，并提供实测波速对比曲线。,F、,当钻孔在基岩或混凝土中时，钻孔波速的测试应采用超声波测井的方式进行。,G,、波速测试应有重复观测的记录，一般重复观测比例应不少于10%，重复观测的,相对误差应小于5%。,10,1、单孔法（分检层法和一发双收）,A 检层法 通常用地震仪加三分量检波器的方式。,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。,a）公式推导,定义坐标系原点为钻孔口，z轴沿钻孔向下为正，x轴向右为正。设测点深度为h,i,，激震点距钻孔口距离为dx。,三、常用测试方法及设备,11,a）公式推导,正演公式,对于第1个测试点h,1,，设深度h,1,以上土层的剪切波速度为v,s1,，剪切波射线长度为L,1,，它与钻孔轴线的夹角为,1,。,根据三角关系，射线长度L,1,为,则剪切波到达测点h1的走时t,1,为,12,a）公式推导,正演公式,对于第2个测试点h,2,，设深度h,1,h,2,土层的剪切波速度为v,s2,，剪切波射线长度为L,2,，它与钻孔轴线的夹角为,2,。,而L,2,又可分为L,21,和L,22,两段，其中L,21,段对应的波速为v,s1,，L,22,段对应的波速为v,s2,。,根据三角关系，两段射线的长度L,21,和L,22,分别为,13,a）公式推导,同理可得剪切波到达测点,h,3,的走时,t,3,为,根据以上推导，可得剪切波到达任意测点的到时,t,i,为,正演公式,14,a）公式推导,反演公式,反演公式可由正演公式变形得到：,式中，v,si,和v,sj,分别为第i和第j个测点深度处的剪切波速（m/s）；,h,i,和h,j,分别为第i和第j个测点的深度(m)；,t,i,为第i个测点深度的到时（s）；,为第i个测点到激发点的连线与钻孔轴向的夹角（）,可反算。,使用上式时，沿钻孔从上到下顺序计算。,15,1、单孔法,B 一发双收,一发双收的原理及波速计算如图,16,1、单孔法孔内测点布置原则,a每一土层都应有测点，每个测点宜设在接近每一土层的顶部或底部处，尤其对于薄层，更不能将测点设在土层的中点。,b若土层厚度小于1m，可以忽略。若土层厚度超过4m，需增加测点，通常可以12m间隔设置一测点。,c测点设置需考虑土性特点。如各土层相对均匀，可以考虑等间隔布置，否则，只能不等间隔布置。,测点布置示意图,17,跨孔法又分为一发一收和一发多收（如声波透射法测桩、CT）,2、跨孔法,18,仪器设备,中心现有设备：24道地震仪、6道面波仪、WSD-2A、PDS-SW,检波器：井中检波器串、面波检波器、三分量检波器、一发双收声波探头，一发一收声波探头等,19,四、各指标经验值范围,岩石,20,四、各指标经验值范围,岩石,21,四、各指标经验值范围,纵波,22,四、各指标经验值范围,剪切波,1、对于基岩来说，Vp/Vs一般介于1.72.0之间。2、水中的剪切波为0，泊松比为0.50；但是泥浆仍然能够传播横波。3、根据建筑抗震设计规范，当Vs500m/s时视为岩层。,23,四、各指标经验值范围,场地土的分类,24,建筑场地覆盖层厚度的确定,建筑抗震设计规范,25,建筑抗震设计规范,四、各指标经验值范围,26,1、工程名称、委托与施工单位常常前后不符,2、规范名称易出现错误3、测试深度与提供的钻孔深度相差过少，最好大于50cm。,4、证书编号过期,5、土的动泊松比经常都是0.49，可以适当加以变化,6、在有多个钻孔时，同一岩层的完整性指数Kv变化不大或完全一样,7、中间资料表格中动剪模量公式前的“2”为密度，土层一般取2.0，岩石取2.5；而动弹模量公式前的“2”为常量，不需要改变。,8、钻孔的编号有“ZK”、“ZY”、“ZJ”等等之分，要保持和钻孔柱状图一致。,9、文件名编号统一成“150316荣昌县盘龙镇中心小学和中心幼儿园工程地质勘察”格式，经常出现有时间无工程名称或有名称无时间现象。文件夹下分别设“提供资料”、“原始资料”、“中间资料”、“成果报告”文件夹，必要时可增加“照片”文件夹。,10、经常不及时报工作量和传原始数据，出报告后也不及时传文件、,存档,11、报告格式不要轻易改动，校核报告要用校稿纸打印纸质初稿,五、常见问题,27,希望大家共同按照计量认证要求，及时完成波速测试工作的每一步骤！,谢谢！,28,