一、前言?
波速测试作为地基土动力特性测试项目之一,自80年代以来广泛用于重大工程、 高层建筑等一级建筑及有特殊要求的二级建筑中,随着国家经济建设的飞速发展,城市建设的重要基础工程-市政工程(道路、立交桥及管线)大量出现,在一些重要的市政工程勘察中,除进行常规原位测试工作外,还进行了野外剪切波波速测试工作。北京市近年来陆续建设了二环路、三环路及四环路等城市道路,并先后修建了京石、京津塘、京沈、京哈、京张以及八达岭等 几条通往外省市的高速公路。这些工程均修建了大量的立交桥,在立交桥的勘察过程中,绝 大多数均进行了剪切波波速测试工作。?
二、波速测试的基本原理?
当固体介质受到外力冲击时,介质受到应力作用而产生应变,在作用于介质的应力消失后,应变和应力失去平衡,应变就在介质中以弹性波的形式由介质中的质点依次向周围传播,这种弹性波成分比较复杂,既有面波又有体波,体波又分为压缩波(P波)和剪切波(S波) ,剪切波的垂直分量叫SV波,其水平分量称Sh波。在地层表面传播的面波可分为瑞雷波(Ray lcigh)和拉夫波(Love),各种波在介质中传播的特征和速度各不相同。?
弹性波速测试方法有:面波勘探法检测地层的瑞雷波速度后,推算出地层的剪切波速度;单孔法或跨孔法可测定地层的压缩波的速度Vp和剪切波的速度Vs。在市政工程勘察中,通常只需测试地层的剪切波速度Vs,采用的测试方法以单孔检层法最为简单方便,下面以单孔检层法为例说明。
1、震源设备:震源要求是产生能量较大、稳定性和重复性好的剪切波震源,主要有击板法 、弹簧激振法和定向爆破法三种。弹簧激振法、定向爆破法两种震源产生的能量较大,能测试较深的钻孔,而普遍应用的是击板法,它是将长2~3m宽0.3m厚0.05m的激振板放在 离孔口约1~3m处的地面上,木板与地面接触良好,木板上需压一定量的重物(通常为汽车前轮),用木锤或铁锤水平敲击木板两端,木板与地面产生剪切力,使地层产生剪切波。?
2、测试仪器:由孔内三分量检波器与地震仪组成。三分量检波器由三个互相垂直的检波器组成(X、Y、Z方向各一个),它们同时安装在一个密封的钢筒内,垂直方向安装的检波器用于接收纵波,两个水平方向的检波器可接收地表传来的横波(Sh波)。地震仪需要具有信号增强功能,以便突出有效信号,降低噪声及干扰的影响。目前地震仪的型号较多,我院使用的有美国Bison-1580、重庆产DZQ12-1、长沙产GJY-1和CE9201等型号仪器,它们均具有信号增强功能,能满足波速测试的要求。?
3、测试方法:单孔法波速测试现场连接如图1所示。