《面波测试方案》word版

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1、基于动测仪的面波测试方案1测试原理简介均匀介质或分层介质在点或面振源作用下，表面波场包含P、SV波及瑞利波，由于在表面P、SV波衰减快于瑞利波，当距振源一定距离表面波场以瑞利波为主。在大多数情况下，瑞利波能量集中在一个波长深度范围内，频率越低，波长越大，影响深度越深。在剖面参数（剪切波速、密度、泊松比）不同分层状态下，随着波长的增加，瑞利波穿越的层数也增加，瑞利波传播速度发生变化，瑞利波传播出现频散现象，即瑞利波传播速度随频率（或波长）的变化，如图1所示，频散曲线的变化与分层参数、分层厚度等有关，通

2、过对频散曲线的反分析可以得到场地分层剪切波速。图1瑞利波波长与穿透深度及传播速度间关系不同的分析方法，对测试要求也不同，目前分析方法主要有f—k分析及互相关分析（SASW）。2、基于互谱分析测试方法互谱分析，顾名思义就是对两道信号作互相关分析，只要有两道信号就可以得到面波的相速度随波长或频率的变化。目前，动测仪，如RSM、FD系列，一般最多可采集四道。这样，在互谱分析用动测仪作为采样设备是可行的。当采用两个测点时，如图2所示，测点可按共中心方式布点，即（1）测点距、振源与最近测点距相等；（2）按测点

3、中心线位置不变，不断增加测点距；（3）通过正反敲击来消除分层倾斜及传感器不一致性的影响。如图3所示。图2两测点布置图3共中心测点布置两点实测信号、互谱分析及得到的相速度随波长或频率变化，见图4，相速度表示面波在两测点间平均相速度。(a)(b)(c)图4两测点信号(a)、互谱分析(b)及相速度随波长变化(c)当采用三个测点，如图5所示，通过对三条信号组合分析，即CH1+CH2、CH1+CH3、CH2+CH3组合，可以得到三条剖面的相速度。见图6。图5三测点布置(a)(b)图5三测点信号(a)及由信号3

4、种不同组合得到的相速度随波长变化(b)当采用四个测点，如图6所示，通过对四条信号组合分析，即CH1+CH2、CH1+CH3、CH1+CH4、CH2+CH3、CH2+CH4、CH3+CH4组合，可以得到六条剖面的相速度。当等间距布点，CH1+CH4与CH2+CH3对应的剖面重合，两者平均、光滑得到一条相速度曲线，见图7。图6四测点布置图7四测点信号(a)及由信号5种不同组合得到的相速度随波长变化(b)当得到与多个剖面的相速度速度后，就可以构筑相速度色谱图，如图8所示。图8由不同剖面的相速度随波长变化曲

5、线得到相速度色谱图3、互谱分析优缺点分析（1）互谱分析只要两道信号就可以分析，因而，对测试仪器要求不高，一般只要有两个通道的仪器就可以使用，这样目前用于基桩测试、剪切波速测试、振动测试的仪器均可用于面波测试；（2）由于互谱分析是计算面波在两测点的相位差，这对测量传感器的相频特性一致性要求较高，测量之前，将传感器同时放置在一个位置，根据采集的信号判断传感器的相频特性一致性；（3）互谱分析仅利用相位差来计算相速度，没有利用面波能量幅值，干扰信号对相位差计算影响较大，互谱分析得到的曲线没有分析光滑，不同道

6、距、不同次结果可能相差较大，一致性较差；（4）测点间距越大，面波在两测点间相位差越大，这越有利于消除噪音干扰，一般测点距D>2m,有利于结果分析；（5）采样时间建议取（>200）×D（us），以保证在频率域有较高分辨率。4、f—k分析方法对一定数量的测试响应信号作f—k分析(1)这里N1为间隔为的时间观察点数，N2为空间间隔为的观察点数，n1=0，…N1-1，n2=0…，N2-1。由于在f—k域是利用能量谱的极值来分析，为了消除几何衰减对能量分布的影响，在谱分析上乘来校正因几何衰减导致能量损耗。得到

7、频率—波数域功率谱分布，由谱极值波数—频率的变化，利用关系得到频率—相速度或波长—相速度曲线，见图9图9波数—频率域谱能量及频散数据f—k分析一般要求振源、一定数量测点布置在一条测线上，测点按等间距布置，探测深度越大，要求测点间最大的空间距离也越大（最大的波长不会超过最大的布点距离，即距振源最近点与距振源最远点距离）。地震仪或面波仪一般有12个以上的采样通道，可用于基于f—k分析的面波测试。但当测试仪器纪录通道有限时（如基桩动测仪）。可采取以下两种方法对信号进行堆叠：（1）保持振源位置不动，依次等间

8、距移动测点，如图10所示，传感器使用的传感器使用数量视测量仪器而定，使用的通道越多，得到一定数量的响应排列所需的测量次数越少，比如，要得到12道响应排列，若采用4道采集，则试验要重复3次，然后对每次测试信号进行堆叠，见图11，而当采用2道采集，则试验要重复6次，依次类推。采用该方法，要求振源是可重复的，即振源产生的脉冲信号，不仅频率成份相同，而且幅值也相同；图10振源不动，移动测点信号堆叠图11测试信号堆叠（1）保持测点位置不变，移动振源位置，振源距最远测点距离，这里