工程地质动测技术_波速

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1、工程地质动测技术岩土体纵波与横波速度测试一、发展概括关于土层中的传播理论和测试方法的研究应该说是借助于地球物理勘探理论和技术的发展而发展起来的，随着理论研究的不断发展，波速测试技术的研究也在不断地发展，其应用领域也不断地拓展。目前国内外通行的现场波速测试技术如下表所述：波型其它可测定内容优点缺点直达波法跨孔法PS波测孔可作工程勘察技术孔使用①已知波的传播路径②可逆，多为SV③测试深度大精度高①测试需要两个以上的钻孔②要做垂直校正③要避免折射速度检层法下孔法PS波有的能够同时进行静力触探①只需要单孔②可逆，多

2、为SV③适用地震反映分析参数④工作空间小①测得的是某一深度内的平均速度②浅层易受干扰上孔法PS波测孔可作工程勘察技术孔使用①只需要单孔②可逆，多为SV③适用地震反映分析参数④工作空间小⑤能够避免探头不贴井壁①测得的是某一深度内的平均速度②干扰大，不易辨别震相波型其它可测定内容优点缺点表面波法稳态法R波基础的动力特性①在地面工作②物理机制简单、清晰①有效深度不大②需要大功率震源瞬态法R波R波的衰减、频散特性①在地面工作②测试受人为影响小①有效深度不大②需数字处理分析系统反射波法时距曲线PS波地层的构造①在地面

3、工作②工作面广、效率高①得到的是有效速度②S波不易辨别③不够精确，大尺度折射波法相遇时距曲线PS波地层的构造①在地面工作②工作面广、效率高③可得到界面速度①不能够求得Vs②不够精确随机波法脉动法随机波场地脉动频谱①在地面工作②方法简单①工作环境要求高②需频谱分析处理系统③尚处在研究阶段由上表可知，就土体波速测试方法而言比较多，但是每种测试方法均有自己的特点和局限性，盲目采用某种方法，则可能导致浪费甚至失败。一、跨孔法由于在两个钻孔之间采用垂直剪切冲击会产生水平传播的垂直偏振（SV）的剪切波，通过检测波在两孔

4、之间的旅行时间即可计算出该深度位置处土层的弹性波传播速度。该方法是1972年由美国人斯托克和伍兹首先提出的，其具体现场布置如下图所示：通过大量的对比试验，目前已经基本公认采用跨孔法原位测定的土体剪切波速度值精度最高。1、设备与仪器跨孔法所采用的震源可分为两类即爆炸震源和机械震源。⑴爆炸震源①炸药爆炸震源②电火花震源⑵机械震源①井下剪切波锤②重锤震源2、现场技术⑴钻孔的数量开始跨孔法是采用两个孔，但是由于触发开关的延迟、波传播路径等因素的影响所造成的速度误差无法估算，因此一般在实际工程测试中采用三个钻孔。⑵钻

5、孔的排列现场测试钻孔布置成一条直线，且两个接收孔相邻。这样做的目的是：①可以有效地消除触发延迟；②消除土层各向异性的影响；③消除钻孔套管和填料的影响；④便于进行钻孔的倾斜校正⑶钻孔的孔径钻孔直径首先应考虑震源和接收探头装置在钻孔中能顺利上下活动，若下套管，在考虑套管的外径的前提下，钻孔的孔径应尽量小，这主要考虑如下因素：①小口径钻探在钻进过程中对周围土的扰动较小；②钻孔孔径太大，套管与钻孔之间的间隙必须灌浆，这些充填物质太厚会影响波的传播速度和传播路径；③钻孔孔径大会增加费用⑷钻孔间距该方法的孔间距确定非常

6、重要，因为该方法为直达波测量，是要测定直达的压缩波初至到时和第一个剪切波初至到时。在层状地层中，根据折射波形成和传播特点，确定最佳孔距既要防止接收到折射波，又要考虑仪器的计时精度，同时还要考虑到震源能量所能传播的距离。经过大量的实践总结，该方法钻孔间距就下表为最佳：岩土名称钻孔间距（米）土层2.5-3.0岩石8.0-10.0砾石4.0-5.03、资料整理与分析⑴现场对波形记录的识别在现场实验时，必须要求每个测点所得到的波形记录，能够基本上分辨出纵波和横波的震相。有时为了得到非常好的记录，在同一测点上采用剪切

7、波锤和爆炸两种震源，一般情况下，爆炸震源形成的纵波记录比较完整，而剪切波锤产生的横波比较丰富。⑵室内对波形的判断在室内主要是精确地判断纵波和横波的初至时间。一般来将，纵波的初至时间比较容易读取，重要的是纵波波序之后如何准确地识别横波的初至时间，其具体的识别方法如下：①首先根据不同方向激震所记录下来的波形图，找出相位相反的震相，然后用重叠法找出第一个剪切波到达的起跳点，作为剪切波震相的到时。②顺着纵波波序分析，由于纵波的频率也较横波高，但是幅值较横波小，因此在波形图上波振幅突然增加的位置。③时间读取完成之后，

8、可分别计算发射孔到第一个接收孔之间的速度、发射孔到第二个接收孔之间的速度以及两个接收孔之间的速度参数，如果这三个速度存在差异，则表明您所读取的时间参数不正确，应该对测试的波形记录进行重新分析和判断。二、速度检层法速度检层法又叫速度测试井，可分为上孔法和下孔法。下孔法是地面激发、震，井中接收；上孔法是井中激震，地面接收。工程上最常用的是下孔法，其示意图如下：速度检层法最大的优点是只需要一个钻孔即可。但是该方法最主要