纵波与剪切波速测试研究.ppt

纵波与剪切波速测试 1、弹性波简介 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 1、弹性波简介 典型面波记录 3、工程勘察中常用公式： ⑴用弹性参数表示： ⑵ Vp、Vs、VR之间的关系 ⑶用波速计算弹性参数公式 ⑷Excel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ρ时，动剪模量需要作相应变化，而动弹模量不需要变化。 一、弹性波简介 4.需要了解的基本概念 ⑴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）。 ⑵岩石的分类 4、需要了解的基本概念 ⑶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。 二、规范及相关要求 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hi，激震点距钻孔口距离为dx。 a）公式推导 正演公式 对于第1个测试点h1，设深度h1以上土层的剪切波速度为vs1，剪切波射线长度为L1，它与钻孔轴线的夹角为θ1。 根据三角关系，射线长度L1为 则剪切波到达测点h1的走时t1为 a）公式推导 a）公式推导 反演公式可由正演公式变形得到： 式中，vsi和vsj分别为第i和第j个测点深度处的剪切波速（m/s）； hi和hj分别为第i和第j个测点的深度(m)； ti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（o）,可反算。 使用上式时，沿钻孔从上到下顺序计算。 1、单孔法 B 一发双收 一发双收的原理及波速计算如图 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1～2m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。 2、跨孔法 跨孔法又分为一发一收和一发多收（如声波透射法测桩、CT） 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 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“15031