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中华人民共和国国家标准《地基动力特性测试规范》GB/T 50269-97

7   波 速 测 试

 

7.1 一般规定

 

7.1.1  本章使用于在土层中用单孔法和跨孔法测试压缩波与剪切波波速,以及用面波法测试瑞利波波速。弹性波在岩层中的传播速度,也可按照本章的规定测试。

7.1.2  按照本章测得的波速值可应用于下列情况:

       (1)计算地基的动弹性模量、动剪变模量和动泊松比;

       (2)场地土的类型划分和场地土层的地震反映分析;

       (3)在地基勘察中,配合其他测试方法综合评价场地土的工程力学性质。

7.1.3  测试结果应包括下列内容:

       (1)单孔法测试的波速结果,可按本规范附录C第C.0.1条的格式整理;

       (2)跨孔法测试的拨速结果,可按本规范附录C第C.0.2条的格式整理;

3)面波法测试的波速结果,可按本规范附录C第C.0.3条的格式整理。

 

7.2   设备和仪器

 

7.2.1  激振设备应付

    (1)单孔法测试时,剪切波振源应采用锤和上压重物的木板,压缩波振源宜采用锤和金属板;

    (2)跨孔法测试时,剪切波振源宜采用剪切波锤,也可采用标准贯入试验装置,压缩波振源宜采用点火花或爆炸等。

7.2.2  当采用三分量井下传感器时,应附有将其固定于井壁的装置,其固有频率宜小于地震波主频率的1/2。

7.2.3  放大器及记录系统应采用多道浅层地震仪,其记录时间的分辨率应高于1MS;也可按本规范第4.2节的规定选用。

7.2.4  触发器性能应稳定,其灵敏度宜为0.1ms。

7.2.5  测斜仪应能测0o—360o的方位角及0o—360o的顶角;顶角得的测试误差不宜大于0.1o  

7.2.6  面波法测试用的设备和仪器可按本规范第4.2节的规定选用。

 

7.3   测试方法

        

(Ⅰ) 单 孔 法

         

7.3.1  测试前的准备工作应符合下列要求:

1)测试孔应垂直;

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.

7.3.2  测试工作应符合下列要求:

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,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;

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。

7.3.3    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%。

 

(Ⅱ)跨 孔 法

7.3.4    测试场地宜平坦;测试孔宜设置一个振源和两个接收孔,并布置在一条直线上。

7.3.5   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,每隔1~2m布置一个测点。

7.3.6  钻孔应垂直,并宜用泥浆护壁或下套管,套管壁与孔壁应紧密接触。

7.3.7   测试时,振源接收孔内的传感器应设置在同一水平面上。

7.3.8   测试工作可采用下列方法:

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。

7.3.9   当测试深度大于15m时,必须对所有测试孔进行倾斜度及倾斜方位的测试;测点间距不应大于1m.

7.3.10  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检测。

                              (Ⅲ)面 波 法

7.3.11   测试前的准备工作以及对激振设备安装的要求,应符合本规范第4.3节和第4.4.1、4.4.2条的规定。

7.3.12   测试工作可采用下列方法:

1)稳态振源宜采用机械式或电磁式激振设备(见图7.3.12);

2)在振源同一测应放置两台间距为△L的竖向传感器,接收由振源产生的瑞利波信号;

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和成正弦波信号。

 

7.4   数 据 处 理

 

                             (Ⅰ)单孔法

7.4.1   压缩波或剪切波从振源到达测点时间的确定,应符合下列规定:

1)确定压缩波的时间,应采用竖向传感器记录的波形;

2)确定剪切波的时间,应采用水平传感器记录的波形。

7.4.2   压缩波或剪切波从振源到达测点的时间,应按下列公式进行斜距校正:

                          (7.4.2-1)

             (7.4.2-2)

式中  T ——压缩波或剪切波从振源到达测点经斜距校正后的时间(s)(相应于波从孔口到达测点的时间);

TL ————压缩波或剪切波从振源到达测点的实测时间(s);

K ——斜距校正系数;

H ——测点的深度(m);

H0 ——振源与孔口的高差(m),当振源低于孔口时,H0为负值;

L ——从板中心到测试孔的水平距离(m)。

7.4.3  时距曲线图的绘制,应以深度H为纵坐标,时间T为横坐标。

7.4.4  波速层的划分,应结合地质情况,按时距曲线上具有不同斜率的折线段确定。

7.4.5  每一波速层的压缩波波速或剪切波波速,应按下式计算:

                                                (7.4.5)

式中   V——波速层的压缩波波速或剪切波波速(m/s);

H——波速层的厚度(m);

T——压缩波或剪切波传到波速层顶面和底面的时间差(s)。

(Ⅱ)跨 孔 法

 7.4.6   压缩波或剪切波从振源到达测点时间的确定,应符合下列规定:

1)确定压缩波的时间,应采用水平传感器记录的波形;

2)确定剪切波的时间,应采用竖向传感器记录的波形。

7.4.7    由振源到达每个测点的距离,应按测斜数据进行计算。

7.4.8    每个测试深度的压缩波波速及剪切波波速,应按下列公式计算:

               (7.4.8-1)

                (7.4.8-2)

                  (7.4.8-3) 

式中   VP——压缩波波速(m/s);

         VS——剪切波波速(m/s);

         TP1——压缩波到达第1个接收孔测点的时间(s);

         TP2——压缩波到达第2个接收孔测点的时间(s);

         TS1——剪切波到达第1个接收孔测点的时间(s);

         TS2——剪切波到达第2个接收孔测点的时间(s);

         S1——由振源到第1个接收孔测点的距离(m)

         S2——由振源到第2个接收孔测点的距离(m)

S——由振源到两个接收孔测点距离之差(m)。

 

(Ⅲ)面 波 法

 

7.4.9 瑞利波波速应按下式计算:

                        (7.4.9)

式中:——瑞利波波速(m/s)

——两台传感器接收到的振动波之间的相位差(rad)

——两台传感器之间的水平距离(m);当时,即为瑞利波波长(m)

——振源的频率(HZ

7.4.10 地基的动剪变模量和动弹性模量,应按下列公式计算

                         (7.4.10-1)

                    (7.4.10-2)

                          (7.4.10-3)

                   (7.4.10-4)

式中:——地基的动剪变模量(kPa);

——地基的动弹性模量(kPa);

——地基的质量密度( t/m3 );

——与泊松比有关的系数;

——地基的动泊松比.

 

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