1、如何提高剪切波速测试精度摘要：剪切波速对工程的设计起着非常重要的作用。通过对场地土剪切波速的测试，可以对地基土的类别进行评价，检测地基加固的效果，并且为建筑物的抗震设计提供依据。本文主要介绍提高单孔波速测试精度的方法。 关键词：三分量检波器；单孔法；初至 SH 波 Abstract: Shear wave velocity plays a very important role in engineering design. The shear wave velocity of site soiltests, could be used to evaluate soil classificati
2、on,detection of foundation reinforcement effect, and providea basis for seismic design of buildings. This paper mainly introduces the method to improve the accuracy of single hole wave velocity test. Key words: three component geophone; single hole method; initial SH waves 中图分类号：TB21 文献标识码：A 文章编号： 引
3、言： 由于单孔波速测试具有速度快、成本低、工效高等特点，并且克服了室内土工试验需要取原状土的困难，因此，近年来我国的波速测试工作有了较大的进展。但是由于测试的干扰因素较多，会对测得的数据产生一定的影响，从而导致剪切波速及场地土类型的误判，进而对工程产生影响，所以波速测试的精度非常重要。 1 测试仪器设备 （1）振源 剪切波振源，要求具有偏振性，能产生优势 SH 波，并具有可反向性、重复性好以及能够产生足够能量的振源。目前，我国常用的有击板法，木板的规格为：长约 2-3m，宽 0.3m，厚 0.05m。 （2）三分量检波器 三分量检波器由三个互相垂直的检波器组成，检波器自振频率一般为 10Hz
4、和 28Hz，频率响应可达几百赫兹。三分量检波器的垂直向检波器可接收由地表振源传来的 P 波，两个水平向检波器可以接收地表传来的SH 波。 （3）信号采集分析仪 可以采用地震仪或其他多通道信号采集分析仪，这些仪器需要具有信号放大、滤波、采集记录、数据处理等功能，信号放大倍数大于 2000倍，噪声低，相位一致性好，时间分辨精度在 1s 以下，具有四个通道以上，并具有剪切波测试数据分析软件等。 图 1 现场测试示意图 2 测试方法 现场波速测试如图 1 所示，具体测试步骤如下： （1）摆放仪器设备 木板中心位置与孔口的连线垂直，距离 1-3m；选好位置后平整木板与地面接触的位置，木板的底部最好带有
5、锯齿（有利于与地面紧密耦合） ；在木板上放置约 500kg 的重物，在通车条件良好的情况下可用车轮压住，否则可用钻机、石块等压住；记时触发检波器埋于木板中心位置；记时触发检波器和三分量检波器分别与信号采集分析仪进行连接。 （2）开始测试 把三分量检波器放入孔内预定的测试深度，用气囊充气，或用弹簧扩展等方法使其紧贴孔壁；用铁锤水平敲击木板的一端，孔内的三分量检波器的水平检波器接收到 SH 波信号，垂直检波器接收到 P 波信号，测试要求测得的初至 SH 波的起跳点要清晰，如图 2 所示；然后反向敲击木板，获得反向的 SH 波；三分量检波器转移到下一个测试点的深度。重复以上步骤，直至达到测试深度要求
6、。 图 2 正、反向 SH 波波形图 以上是波速测试的大致步骤，在实际的操作过程中，由于孔内情况复杂，测得的波形并不都是起跳点清晰的，有些起跳点清晰但明显位置不正确（受到干扰） ，从而导致波速和场地类别的误判，影响建筑物的抗震设计。经过多个波速测试工地的总结，下面简单介绍一些提高波速测试精度的方法。 3 提高波速测试精度的方法 采集不好的信号一般分为杂乱无章、大低频振动、高频干扰等。下面介绍出现这些波形的原因及相关的解决方法。 （1）杂乱无章 出现这种信号有可能是在该测试深度的孔壁发生垮塌，使三分量检波器没有紧贴孔壁，可以将三分量检波器靠近孔壁的另一个方向或者将其向上或向下移动，确保三分量检波
7、器紧贴孔壁；还有一种可能是由于三分量检波器在孔内的移动，引起了孔内土体的垮塌，从而影响到接收的信号，所以一般是在三分量检波器到达测试深度后稍微等待一定时间再进行测试。 （2）大低频振动 出现这种信号有可能是孔内泥浆太浓，使三分量检波器并没有很好的接触孔壁，泥浆等同于一个低通滤波器，滤掉了高频的信号，接收到的信号 SH 波初至不清晰，这种情况下可以进行清孔，冲淡泥浆，从而使三分量检波器能紧贴孔壁获取清晰的信号；还有一种可能是在该测试深度的孔壁发生严重垮塌，使三分量检波器处于悬空状态，可以把三分量检波器靠近孔壁的另一个方向或者向上或向下移动三分量检波器，确保三分量检波器紧贴孔壁。 （3）高频干扰
8、出现这种信号有可能是木板与地面没有很好的耦合，导致信号出现高频干扰影响到初至波的识别，可在木板底下垫填砂土或稀泥。 4 室内资料整理 （1）波形的预处理 如果现场采集的信号中存在一定的干扰，可以通过相关软件进行处理，如数字滤波等，过滤掉部分干扰信号，使有用信号更为清晰。 （2）初至波的识别 如图 2 所示，正、反向 SH 波相交起跳点的时间为剪切波从地面传播到相应孔深的时间。 （3）波速计算 波速计算的理论前提是波是直线传播的（由于等效剪切波速计算深度取覆盖层厚度和 20m 二者的较小值，即测试深度不深且土层间的波速相差不大，所以不用考虑斯奈尔定理） 。 图 3 波速计算示意图 （此处不做详细
9、推导） 5 结语 想要获得精确的场地剪切波速，要靠各项性能达标的仪器，严谨的现场测试，以及室内的数据处理。这就要求我们测试单位要有尽职的仪器保管人员，确保仪器的各项性能正常；现场测试的任务是获取第一手资料，原始资料获取的好坏直接影响室内数据处理的精度，因此需要经验丰富的现场测试人员，在测试工作中避免各种干扰信号，确保测试信号的准确性，为室内的数据处理打好基础，从而获取真实可靠的剪切波速，对地基土的类别进行评价，检测地基加固的效果, 并且为建筑物的抗震设计提供依据。 参考文献 【1】刘平和、孙灵洁、董喜茹. 场地剪切波速的测试【j】. 黑龙江交通科技 【2】毕兴锁. 场地剪切波速在岩土工程中的应用【j】. 山西建筑 【3】陈国星、任利生. 工程场地薄土层剪切波速的测算方法【j】. 地震 【4】RS 基桩动测仪使用手册【s】. 武汉岩海公司 【5】工程地质手册（第四版） 【S】. 中国建筑工业出版社
