CN106885848A - 基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法 - Google Patents

基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106885848A
CN106885848A CN201710166453.5A CN201710166453A CN106885848A CN 106885848 A CN106885848 A CN 106885848A CN 201710166453 A CN201710166453 A CN 201710166453A CN 106885848 A CN106885848 A CN 106885848A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wave
compressibility
soil
modulus
coarse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710166453.5A
Other languages
English (en)
Inventor
牛永效
许广春
李国和
秦海旭
赵广茂
黄大中
李鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Third Railway Survey and Design Institute Group Corp
Original Assignee
Third Railway Survey and Design Institute Group Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Third Railway Survey and Design Institute Group Corp filed Critical Third Railway Survey and Design Institute Group Corp
Priority to CN201710166453.5A priority Critical patent/CN106885848A/zh
Publication of CN106885848A publication Critical patent/CN106885848A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/045—Analysing solids by imparting shocks to the workpiece and detecting the vibrations or the acoustic waves caused by the shocks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/07—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
    • G01N2291/011—Velocity or travel time
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023—Solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/02827—Elastic parameters, strength or force
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/042—Wave modes
    • G01N2291/0421—Longitudinal waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/042—Wave modes
    • G01N2291/0422—Shear waves, transverse waves, horizontally polarised waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法，利用已钻至设计深度的钻孔，将三分量检波器下至孔底，在地面钻孔孔口位置分别激发纵横波，并通过采集仪实时观测纵横波数据的采集质量，确保采集到高质量的数据后，将三分量检波器向上提升1m，重复上述过程，直到将检波器提升至地面为止。将采集到的纵横波数据进行反演，得到目标层土体的纵横波速度，通过获取的纵横波速度计算土体的压缩模量。本发明是原位测试，与传统取样室内试验的方法相比，减少了取样、运输等过程，操作简单，效率提高70‑80％，降低成本50％，同时，弥补了粗颗粒土取样困难及样品易受扰动的不足，测试结果更加准确，具有使用推广价值。

Description

基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法
技术领域
本发明涉及一种粗颗粒土压缩模量确定方法，具体涉及一种基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法。
背景技术
目前，铁路、公路等工程路基、桥梁基础沉降直接关系到线路的平顺性和运营安全，土体压缩模量是基础沉降计算的关键技术参数，土体压缩模量获取的合理性直接影响工程设计、施工和投资预算的科学性和合理性。
现有的获取土体压缩模量的主要方法是钻探取样进行室内试验。钻探取样进行室内试验方法由于获取砂土、碎石土等粗颗粒土的原状土样困难和样品运输过程中易受干扰，导致室内试验的土体压缩模量与实际压缩模量之间存在较大偏差。样品运输过程中会产生运输成本和运输时间，使得钻探取样进行室内试验方法成本高和效率低，严重影响铁路、公路等工程路基、桥梁基础的合理设计。
发明内容
为了克服获取砂土、碎石土等粗颗粒土压缩模量过程中操作困难、成本高、效率低和计算不准确的不足，本发明提供一种基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法。
为此，本发明的技术方案如下：
一种基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法，包括以下步骤：
S1-前期准备：钻孔至设计深度，将三分量检波器下至孔底，确保与钻孔孔壁贴合紧密，将三分量检波器接入采集仪，木质垫板连接检波器，检波器连接采集仪；
S2-纵横波激发和数据采集：敲击木质垫板激发纵横波，通过采集仪实时观测纵横波的采集质量，采集纵横波数据；
S3-将三分量检波器向上提升固定高度，重复S2；
S4-重复S3，直到将三分量检波器提升至地面为止；
S5-纵横波速度反演：将采集到的纵横波数据进行反演，得到目标层土体的纵横波速度；
S6-土体压缩模量计算：通过纵横波速度计算土体的压缩模量。
所述木质垫板放置在距孔口1-3m的范围内且其长度为1.5-2m，在该木质垫板上压重物，使其与地面贴紧且不发生滑移。
上述的步骤S2中，利用重锤沿木质垫板横轴从两个相反方向水平敲击木质垫板的侧端，激发横波，利用重锤垂直敲击木质垫板的顶端，激发纵波。
在步骤S3中，所述三分量检波器向上提升的固定高度为1m。
在步骤S5中，拾取每个测点的纵横波数据的初至时间，利用最小二乘法进行拟合，分别绘制纵波、横波的时间-距离曲线图，计算目标土层的纵横波速度。
在步骤S6中，结合纵横波速度，利用下式计算土体的压缩模量：
其中：Es为土体压缩模量；Vp为土体纵波速度；Vs为土体横波速度；a，b为与土类型有关的常数。当所述的土为碎石土时，a为2.1、b为2.8；当所述的土为砂土时，a为1.95、b为2.6。
本发明的有益效果如下：
1.本发明是原位测试，进而计算土体的压缩模量，相对于传统的将土体样品运输到实验室检测的方法，操作简单、效率提高70-80％。
2.由于本发明是原位测试，无需运输土体样品，没有运输成本，降低了计算土体压缩模量的成本的50％。
3.本发明是原位测试并计算土体的压缩模量，无需取样及运输到实验室进行检测，弥补了粗颗粒土取样困难及样品易受扰动的不足，使得基于本发明的压缩模量计算结果准确度更高。
附图说明
图1是本发明的基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法的流程图；
图2是本发明中测量孔内纵横波方法的示意图。
其中：
1.检波器 2.木质垫板
3.钻孔 4.采集仪
5.三分量检波器 6.粗颗粒土
具体实施方式
如图1所示，本发明涉及的基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法包括如下步骤：前期准备S1、纵横波激发和数据采集S2、S3、S4、纵横波速度反演S5和土体压缩模量计算S6。
S1-前期准备：如图2所示，当钻孔3钻至设计深度后，对钻孔3进行清孔，使三分量检波器5能顺利下到孔底，并确保与钻孔3孔壁贴合紧密，三分量检波器5通过导线接入采集仪4；对地面孔口位置进行平整，在距孔口1-3m范围内放长至少1.5m的长方形木质垫板2，当选取长为2m的长方形木质垫板2时，采集到的纵横波数据最佳。在木质垫板2上压重物，确保其与地面贴紧，并防止其滑移，为保证从木质垫板2长度方向的两端激发信号时，孔内检波器检测到信号的准确性，木质垫板2的底平面的中垂线(沿宽度方向)的延长线应与钻孔孔口的中心相交。木质垫板2连接检波器1，检波器1作为纵横波测试的触发计时装置，通过导线接入采集仪4。
S2-纵横波激发和数据采集：如图2所示，用重锤沿木质垫板2横轴从两个相反方向水平敲击木质垫板2的侧端，激发横波，然后用重锤垂直敲击木质垫板2的顶端，激发纵波。当激发纵横波后，通过采集仪4实时观测纵横波数据的采集质量，利用采集仪4采集纵横波数据。
S3：确保采集到高质量的数据后，用带有刻度的线缆将三分量检波器5向上提升1m，同时记录地面至三分量检波器5的垂直距离，重复上述S2步骤。
S4：重复S3步骤，直到将三分量检波器5提升至地面为止。
S5-纵横波速度反演：拾取每个测点采集到的纵横波数据的初至时间，以初至时间为横坐标，以每个测点至地面的垂直距离为纵坐标，采用最小二乘法进行拟合，分别绘制纵波、横波的时间-距离曲线图。利用钻孔资料分别截取目标土层的上下界面至地面的垂直距离，并从纵波、横波的时间-距离曲线图上求取相应的初至时间。以目标土层的上下界面垂直距离之差除以相应的初至时间之差，即可得到目标土层的纵横波速度。
S6-土体压缩模量计算：得到目标土层的纵横波速度后，利用下式对土体的压缩模量进行计算。
其中：Es为土体压缩模量；Vp为土体纵波速度；Vs为土体横波速度；a，b为与土类型有关的常数，当土为碎石土时，a为2.1、b为2.8；当土为砂土时，a为1.95、b为2.6。

Claims (7)

1.一种基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法，其特征是包括以下步骤：
S1-前期准备：钻孔至设计深度，将三分量检波器(5)下至孔底，确保与钻孔(3)孔壁贴合紧密，将三分量检波器(5)接入采集仪(4)，木质垫板(2)连接检波器(1)，检波器(1)连接采集仪(4)；
S2-纵横波激发和数据采集：敲击木质垫板(2)激发横纵波，通过采集仪(4)实时观测纵横波的采集质量，采集纵横波数据；
S3-将三分量检波器(5)向上提升固定高度，重复S2；
S4-重复S3，直到将三分量检波器(5)提升至地面为止；
S5-纵横波速度反演：将采集到的纵横波数据进行反演，得到目标层土体的纵横波速度；
S6-土体压缩模量计算：通过纵横波速度计算土体的压缩模量。
2.根据权利要求1所述的基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法，其特征是：所述木质垫板(2)放置在距孔口1-3m的范围内且其长度为1.5-2m左右，其最优长度为2m，在该木质垫板(2)上压重物，使其与地面贴紧且不发生滑移。
3.根据权利要求1所述的基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法，其特征是：利用重锤沿木质垫板(2)横轴从两个相反方向水平敲击木质垫板(2)的侧端，激发横波，利用重锤垂直敲击木质垫板(2)的顶端，激发纵波。
4.根据权利要求1所述的基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法，其特征是：所述三分量检波器(5)向上提升的固定高度为1m。
5.根据权利要求1所述的基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法，其特征是：在步骤S5中，拾取每个测点的纵横波数据的初至时间，利用最小二乘法进行拟合，分别绘制纵波、横波的时间-距离曲线图，计算目标土层的纵横波速度。
6.根据权利要求1所述的基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法，其特征是：在步骤S6中，结合纵横波速度，利用下式计算土体的压缩模量：
E s = aV p 2 - bV s 2
其中：Es为土体压缩模量；Vp为土体纵波速度；Vs为土体横波速度；a，b为与土类型有关的常数。
7.根据权利要求6所述的基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法，其特征是：当所述的土为碎石土时，a为2.1、b为2.8；当所述的土为砂土时，a为1.95、b为2.6。
CN201710166453.5A 2017-03-20 2017-03-20 基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法 Pending CN106885848A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710166453.5A CN106885848A (zh) 2017-03-20 2017-03-20 基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710166453.5A CN106885848A (zh) 2017-03-20 2017-03-20 基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106885848A true CN106885848A (zh) 2017-06-23

Family

ID=59181974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710166453.5A Pending CN106885848A (zh) 2017-03-20 2017-03-20 基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106885848A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116972954A (zh) * 2023-09-25 2023-10-31 山东省地震工程研究院 基于原位激振的岩土波速测量方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1047734A (zh) * 1989-05-31 1990-12-12 冶金工业部沈阳勘察研究院 一种评价复合地基的方法
CN1151021A (zh) * 1995-11-22 1997-06-04 中国海洋石油总公司海洋石油勘探开发研究中心 确定、展示和使用地下岩石弹性模量和密度相对变化的方法
CN101570974A (zh) * 2009-03-26 2009-11-04 浙江省建筑科学设计研究院有限公司 用旁孔透射波法检测既有建筑物基桩质量的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1047734A (zh) * 1989-05-31 1990-12-12 冶金工业部沈阳勘察研究院 一种评价复合地基的方法
CN1151021A (zh) * 1995-11-22 1997-06-04 中国海洋石油总公司海洋石油勘探开发研究中心 确定、展示和使用地下岩石弹性模量和密度相对变化的方法
CN101570974A (zh) * 2009-03-26 2009-11-04 浙江省建筑科学设计研究院有限公司 用旁孔透射波法检测既有建筑物基桩质量的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨永波: ""单孔剪切波测试的原理及注意事项"", 《百度文库：HTTPS://WENKU.BAIDU.COM/VIEW/496942600066F5335B812105.HTML?PN=51NAN》 *
神武946 上传: ""专题1：垂直地震剖面（VSP）技术"", 《百度文库：HTTPS://WENKU.BAIDU.COM/VIEW/CB75B6C79EC3D5BBFD0A7474.HTML》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116972954A (zh) * 2023-09-25 2023-10-31 山东省地震工程研究院 基于原位激振的岩土波速测量方法及装置
CN116972954B (zh) * 2023-09-25 2023-12-19 山东省地震工程研究院 基于原位激振的岩土波速测量方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106918326A (zh) 一种活动测斜仪及测量地层水平位移的方法
CN100416269C (zh) 一种用于锚杆锚固系统的无损探伤检测方法
CN206752536U (zh) 一种钻孔灌注桩孔底沉渣测量装置
Nakagawa et al. Pulse transmission system for measuring wave propagation in soils
CN107870201B (zh) 一种气泡混合轻质土路堤无损检测方法
CN106054279B (zh) 一种煤岩脆性指数的确定方法
CN206090647U (zh) 一种桩基检测设备
CN105651962B (zh) 成岩相识别方法
CN108037184A (zh) 隧道仰拱施工质量检测方法
CN107153770A (zh) 一种浅埋偏压隧道地表沉降变形的预测方法
CN109989433A (zh) 一种实时检测钻孔灌注桩超灌高度的装置及其检测方法
CN202430702U (zh) 基于多功能孔压静力触探探头
CN105735971A (zh) 一种基于弹性波的钻孔深度检测系统及其检测方法
CN106643649B (zh) 一种土体深层沉降和孔隙水压力测量装置及测量方法
CN108343432A (zh) 一种钻孔灌注桩成孔质量检测装置及其检测方法
CN106950599A (zh) 一种隧道基底密实性检测系统、检测方法及存储介质
WO2024032522A1 (zh) 基于天然源面波计算基坑双排桩桩间土对桩侧压力的方法
CN108919340A (zh) 一种单孔法波速测试方法、装置及终端设备
CN107331160A (zh) 基于单地磁传感器测量车辆速度的方法和装置
CN106885848A (zh) 基于孔内纵横波测试的粗颗粒土压缩模量确定方法
CN102043167A (zh) 一种曲面地表地震资料速度分析的方法
CN105929450B (zh) 海上软土波速测试方法
CN102435540A (zh) 浅层沙土渗透系数测量系统及测量方法
CN106053014B (zh) 一种河流冲淤深度检测装置及检测方法
CN109541689B (zh) 一种基于反射波能量特征的介质密实度评价方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170623

RJ01 Rejection of invention patent application after publication