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时间:2019-07-06
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1、岩土工程原位测试技术第5章 波速试验1课件第5章 内 容5.1试验设备和方法5.2基本测试原理5.3试验成果的整理分析5.4试验成果的应用讨论2课件5.1 试验设备和方法一、试验设备试验设备一般包含激振系统、信号接收系统(传感器)和信号处理系统。测试方法不同,使用的仪器设备也各不相同。二、测试方法由于土中的纵波速度受到含水量的影响,不能真实地反映土的动力特性,故通常测试土中的剪切波速,测试的方法有单孔法(检层法)、跨孔法以及面波法(瑞利波法)等。3课件1.单孔法单孔法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
2、法简便,在实测中用得较多,但精度低于跨孔法。单孔法的现场测试情况如图5-1所示。4课件对准备工作的要求:(1)钻孔时应注意保持井孔垂直,并宜用泥浆护壁或下套管,套管壁与孔壁应紧密接触;(2)当剪切波振源采用锤击上压重物的木板时,木板的长向中垂线应对准测试孔中心,孔口与木板的距离宜为1~3m;板上所压重物宜大于400kg;木板与地面应紧密接触;(3)当压缩波振源采用锤击金属板时,金属板距孔口的距离宜为1~3m;(4)应检查三分量检波器各道的一致性和绝缘性。测试工作要求:(1)测试时,应根据工程情况及地质分层,每隔1~3m布置一个测点
3、,并宜自下而上按预定深度进行测试;(2)剪切波测试时,传感器应设置在测试孔内预定深度处并予以固定;沿木板纵轴方向分别打击其两端,可记录极性相反的两组剪切波波形;5课件(3)压缩波测试时,可锤击金属板,当激振能量不足时,可采用落锤或爆炸产生压缩波。测试工作结束后,应选择部分测点作重复观测,其数量不应少于测点总数的10%。2.跨孔法跨孔法有双孔和三孔等距方法,以三孔等距法用得较多。跨孔法测试精度高,可以达到较深的测试深度,因而应用也比较普遍,但该法成本高,操作也比较复杂。三孔法是在测试场地上钻三个具有一定间隔的测试孔,选择其中的一个孔
4、为振源孔,另外两个相邻的钻孔内放置接收检波器,如图5-2。6课件7课件跨孔法的测试场地宜平坦,测试孔宜布置在一条直线上。测试孔的间距在土层中宜取2~5m,在岩层中宜取8~15m;测试时,应根据工程情况及地质分层,沿深度方向每隔1~2m布置一个测点。钻孔时应注意保持井孔垂直,并宜用泥浆护壁或下套管,套管壁与孔壁应紧密接触。测试时,振源与接收孔内的传感器应设置在同一水平面。现场测试方法:(1)当振源采用剪切波锤时,宜采用一次成孔法;(2)当振源采用标准贯入试验装置时,宜采用分段测试法。当测试深度大于15m时,必须对所有测试孔进行倾斜度
5、及倾斜方位的测试;测点间距不应大于1m。当采用一次成孔法测试时,测试工作结束后,应选择部分测点作重复观测,其数量不应少于测点总数的10%;也可采用振源孔和接收孔互换的方法进行复测。8课件9课件10课件3.面波法瑞利波是在介质表面传播的波,其能量从介质表面以指数规律沿深度衰减,大部份在一个波长的厚度内通过,因此在地表测得的面波波速反映了该深度范围内土的性质,而用不同的测试频率就可以获得不同深度土层的动参数。面波法有两类测试方式,一是从频率域特性出发,通过变化激振频率进行量测称为稳态法;另一种从时间域特性出发,瞬态激发采集宽频面波,这
6、种方法操作容易,但是资料处理复杂。本章仅介绍稳态法。稳态法是利用稳态振源在地表施加一个频率为f的强迫振动,其能量以地震波的形式向周围扩散,这样在振源的周围将产生一个随时间变化的正弦波振动。通过设置在地面上的两个检波器A和B检出输入波的波峰之间的时间差,便可算出瑞利波速度VR。11课件测试设备由激振系统和拾振系统组成。激振系统一般多采用电磁式激振器。系统工作时由信号发生器输出一定频率的电信号,经功率放大器放大后输入电磁激振器线圈,使其产生一定频率的振动。拾振系统由检波器、放大器、双线示波仪及计算机四部份组成。检波器接收振动信号,经放
7、大器放大,由双线示波仪显示并被记录。整个过程由计算机操作控制。面波法不需要钻孔,不破坏地表结构物,成本低而效率高,是一种很有前途的测试方法。测试工作可按下述方法进行:(1)激振设备宜采用机械式或电磁式激振器;(2)在振源的同一侧放置两台间距为l的竖向传感器,接收由振源产生的瑞利波信号;12课件(3)改变激振频率,测试不同深度处土层的瑞利波波速;(4)电磁式激振设备可采用单一正弦波信号或合成正弦波信号。因为瑞利波在半无限空间中是在一个波长范围内传播的。低频激振时,波长变长,可测出深层瑞利波速度。由低向高逐渐改变激振频率,波长由长变
8、短,探测深度由深变浅,从而得出不同深度的弹性常数。测试过程中要注意如下几点:(1)A、B检波器的距离一定要小于1个波长的距离。这是因为,如果设置的距离过大,就可能会出现相位差的误判。但检波器间的间距又不应太小,否则会影响相位差的计算精度;(2)为提
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