CN112987093A - 一种单孔剪切波测试方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种单孔剪切波测试方法，涉及剪切波速原位测试技术领域。剪切波测试方法包括以下步骤：步骤一，在井孔的两侧分别对称开挖两个凹坑；步骤二，将两块木板分别固定于两个凹坑内；步骤三，将三分量检波器与地震仪电连接，把大锤的锤击开关与地震仪电连接；步骤四，将三分量检波器放入井孔内；步骤五，用大锤敲击其中一块木板中部，产生横向振源，三分量检波器接收波信号并传输至地震仪，记录数据和波形，再敲击另一块木板中部，记录数据和波形，完成同一测试点的两次测试；步骤六，将三分量检波器移动至第二测试点，重复步骤五进行测试，直至所有测试点均测试完毕，计算等效剪切波速。本申请具有提高适用范围和测试精度的效果。
Description
技术领域
本申请涉及剪切波速原位测试技术领域，尤其是涉及一种单孔剪切波测试方法。
背景技术
剪切波是传播方向与介质质点的振动方向垂直的波，又称横波，S波。一般采用单孔法、跨孔法或面波法进行测试，适用于测定各类岩土体的压缩波、剪切波或瑞利波的波速。一般利用铁球水平撞击木板，使板与地面之间发生运动，产生丰富的剪切波，从而在钻孔内不同高度处分别接收通过土层向下传播的剪切波。因为这种竖向传播的路径接近于天然地层由基岩竖直向上传播的情况，因此对地层反应分析较为有用。波速试验作用如下:1)划分场地类型；2)计算场地基本周期；3)提供地震反应分析所需的地基土动力参数；4)判别地基土液化可能性；5)评价地基处理效果。
相关技术中一般采用单孔法进行测试，测试的原理和步骤如下：准备一块弹性好的木板，木板长约2米，宽约0.4-0.5米，厚约0.1米，把木板水平放在平整的地面上，木板上面压上重物，重物可以是汽车或者其他现场可以使用的设备，使木板与地面紧密接触，然后敲击木板两侧，这样木板就给地面一个水平冲击力，激起土层的剪切振动，在木板被敲击的同时，波速测试仪记录初始时间，剪切波穿过地层介质，到达井孔内的三分量探头，探头中的检波器经过机电转换，把振动信号转换成电信号，通过电缆传送到波速测试仪，记录并显示地震波形，计算剪切波速。
针对上述中的相关技术，一般测试时要求地面硬度适中，重物对木板的压力需要均匀分配，而且木板在锤击时不能有明显的位移，发明人认为上述测试方法的适用范围较窄。
发明内容
为了提高剪切波测试方法的适用范围，本申请提供一种单孔剪切波测试方法。
本申请提供的一种单孔剪切波测试方法采用如下的技术方案：
一种单孔剪切波测试方法，包括以下步骤：
步骤一，在井孔的两侧分别对称开挖两个凹坑，凹坑相向的一面为竖直面；
步骤二，准备两块形状、大小、材质相同的长方体状的实心木板，将两块木板分别固定于两个凹坑内，木板长度边所在的一侧面与凹坑的竖直面紧密贴合，两块木板以井孔轴线为对称轴呈轴对称设置，两块木板长度方向的轴线相互平行，木板长度方向的轴线垂直于井孔的轴线；
步骤三，将三分量检波器与地震仪电连接，把锤击开关固定在大锤上，将锤击开关与地震仪触发线电连接；
步骤四，将三分量检波器放入井孔内，三分量检波器与井孔内侧壁贴合；
步骤五，用大锤敲击其中一块木板远离井孔一面的中部，产生横向振源，三分量检波器接收波信号并传输至地震仪，记录数据和波形，再敲击另一块木板远离井孔一面的中部，产生横向振源，三分量检波器接收波信号并传输至地震仪，记录数据和波形，完成同一测试点的两次测试；
步骤六，将三分量检波器移动至第二测试点，重复步骤五进行测试，直至所有测试点均测试完毕，根据地震仪记录的数据和波形计算等效剪切波速。
通过采用上述技术方案，相关技术中的测试方法需要重物去固定木板，在硬地面进行测试时，木板与地面之间不可避免的会有缝隙，在大锤敲击木板时，木板容易产生位移，影响测试结果；在软土地面测试时，木板与地面软土耦合效果较差，容易产生杂波，因此，相关技术中的测试方法不适用于硬地面、软土地面的剪切波测试，适用范围较窄。
由于本申请的木板是固定在凹坑内，在敲击时不易发生位移，降低对测试的影响；由于木板与凹坑的竖直面紧密贴合，耦合状态良好，降低产生杂波的几率，减少对测试的影响；由于木板上方不用压重物，减少木板损坏的几率，延长木板的使用寿命，降低测试材料的成本；本申请中的方法与现有的单孔法相比，波形更加清晰，杂波较少，读数更加准确，最终的测试结果更加准确；本申请的方法受地形限制较小，可以适用于硬地面、城市混凝土地面以及软土地面，提高了剪切波测试方法的适用范围。本申请的方法可以从上至下测试，也可以从下至上测试，为了减少井孔下部在测试过程中坍塌，所以一般从下至上进行测试。
可选的，所述凹坑包括定位坑和敲击坑，所述定位坑用于定位木板，所述敲击坑位于木板远离井孔的一侧，所述定位坑与敲击坑之间设置有挡土层，所述挡土层开设有连通定位坑与敲击坑的通孔，所述通孔位于木板的中部。
通过采用上述技术方案，木板四周被土层包围固定，减少木板与凹坑竖直面分离的可能性，预留的通孔方便大锤敲击木板产生横向振源。
可选的，所述木板的顶面等于或低于地面。
通过采用上述技术方案，有利于木板带动土层震动。
可选的，所述木板的四周用土夯实。
通过采用上述技术方案，提高木板与土层的耦合效果，降低产生杂波的几率，提高测试准确度。
可选的，所述木板的宽度为10-15cm，厚度为10-15cm，长度为50-100cm。
通过采用上述技术方案，现有技术中需要采用长约2米、宽约0.4-0.5米、厚约0.1米的木板，木材用量大，压重物容易损坏，导致成本较高；而本申请的木板体积较小，而且是埋在土层中，不需要压重物，操作方便，木板不易损坏，降低了测试成本；而且适用于测试空间狭小的场地，木板也方便运输。
可选的，所述木板为杉木材质，且沿杉木的轴向取样。
通过采用上述技术方案，杉木裂缝少，弹性好，沿轴向取样可以提高木板承受锤击的次数，延长使用寿命；锤击方向与木板条纹垂直，木板不易裂开，也减少了杂波产生。
可选的，所述大锤的重量为18-24磅。
通过采用上述技术方案，大锤重量太轻，产生的波形较弱，不易读取数值；大锤的重量太重，操作人员不易拿起，不便于敲击木板，因此，大锤的重量在18-24磅较为合适。
可选的，所述等效剪切波速的计算过程如下：先读出各测点剪切波初至时间tL，再计算剪切波从振源到达测点经斜距校正后的时间T，再计算出各段剪切波波速VS，最后计算出等效剪切波速Vse；
T的计算公式如下：
式中，tL是剪切波从振源到达测点的实测时间；
H是测点的深度；
H0是振源与井孔孔口的高差，当振源低于井孔孔口时，H0为负值；
L是从木板中心到井孔的水平距离；
VS的计算公式如下：
VS＝△s/△t；
式中，△t是初至波到达相邻两测试点的垂直时差；
△s是相邻两测试点间的距离；
Vse的计算公式如下：
Vse＝d0/t；
式中，d0是计算深度，取覆盖层厚度和20m两者的较小值；
t是剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；
di是计算深度范围内第i土层的厚度；
Vsi是计算深度范围内第i土层的剪切波速；
n是计算深度范围内土层的分层数。
通过采用上述技术方案，进行斜距校正后，能够更加准确的计算出等效剪切波速。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请的方法受地形限制较小，可以适用于硬地面、城市混凝土地面以及软土地面，提高了剪切波测试方法的适用范围；
2.由于木板是固定在凹坑内，在敲击时不易发生位移，降低对测试的影响；由于木板与凹坑的竖直面紧密贴合，耦合状态良好，降低产生杂波的几率，减少对测试的影响；本申请中的方法与现有的单孔法相比，波形更加清晰，杂波较少，读数更加准确，最终的测试结果更加准确；
3.本申请的木板体积较小，而且是埋在土层中，不需要压重物，不易损坏，延长木板的使用寿命，降低测试材料的成本。
附图说明
图1是本申请实施例一种单孔剪切波测试方法的测试示意图。
图2是本申请应用例1实际测试记录的波形图。
图3是本申请应用例2实际测试记录的波形图。
图4是对比应用例1实际测试记录的波形图。
附图标记说明：1、井孔；2、凹坑；21、定位坑；22、敲击坑；3、木板；4、挡土层；5、通孔；6、三分量检波器；7、地震仪。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种单孔剪切波测试方法。参照图1，一种单孔剪切波测试方法，包括以下步骤：
步骤一，在井孔1的两侧分别对称开挖两个长方体状的凹坑2，凹坑2相向的一面为竖直面；
步骤二，准备两块形状、大小、材质相同的长方体状的实心木板3，将两块木板3分别固定于两个凹坑2内，木板3长度边所在的一面与凹坑2的竖直面紧密贴合，两块木板3以井孔1轴线为对称轴呈轴对称设置，，两块木板3长度方向的轴线相互平行，木板3长度方向的轴线垂直于井孔1的轴线，木板3中心与井孔1轴线的间距应在1-3m，木板3底部的四周用土夯实进行固定；
步骤三，将三分量检波器6与地震仪7电连接，把锤击开关用胶带固定在大锤的锤柄上，将锤击开关与地震仪7触发线电连接；
步骤四，将三分量检波器6放入井孔1的底部，三分量检波器6与井孔1内壁贴合；
步骤五，用大锤敲击其中一块木板3远离井孔1一面的中部，产生横向振源，三分量检波器6接收波信号并传输至地震仪7，记录数据和波形，再敲击另一块木板3远离井孔1一面的中部，产生横向振源，三分量检波器6接收波信号并传输至地震仪7，记录数据和波形，完成同一测试点的两次测试；
步骤六，将三分量检波器6提升至第二测试点，重复步骤五进行测试，直至所有测试点均测试完毕，根据地震仪7记录的数据和波形计算等效剪切波速。
本申请的方法受地形限制较小，可以适用于硬地面、城市混凝土地面以及软土地面，只需要在井孔1的两侧开挖两个凹坑2即可进行测试，提高了剪切波测试方法的适用范围。
为了更好地固定木板3，凹坑2包括长方体状的定位坑21和敲击坑22，定位坑21用于定位木板3，定位坑21与木板3的形状大小相同，敲击坑22位于木板3远离井孔1的一侧，定位坑21与敲击坑22之间留有竖直的挡土层4，挡土层4开设有连通定位坑21与敲击坑22的通孔5，通孔5可以是圆柱形也可以是长方体形，在本实施例中，通孔5是圆柱形，通孔5位于木板3的中部。木板3四周被土层包围固定，减少木板3与凹坑2竖直面分离的可能性，预留的通孔5方便大锤敲击木板3产生横向振源；而且木板3在受到敲击时不易发生位移，降低对测试的影响。
为了提高测试的准确度，木板3的顶面等于或低于地面，在本实施例中，木板3的顶面与地面共面，木板3的四周用土夯实，以此提高木板3与土层的耦合效果，降低产生杂波的几率。另外，还可以在井孔1中灌满膨润土泥浆，膨润土泥浆可以过滤杂波，减少杂波对读取剪切波初至时间的影响。
现有技术中需要采用长约2米、宽约0.4-0.5米、厚约0.1米的木板3，木材用量大，压重物时容易损坏，导致成本较高；人们为了保护木板3的敲击面，在木板3的两个敲击面包覆铁皮，但是申请人在实际测试时发现，敲击几次后，铁皮一部分会陷入木板3内部，另一部分会与木板3之间产生缝隙，导致波形图上容易产生杂波，影响剪切波初至时间的读取，因此，本申请的木板3的敲击面不用包覆铁皮。为了降低测试用木板3的成本，木板3的宽度为10-15cm，厚度为10-15cm，长度为50-100cm，在本实施例中，木板3的宽度和厚度均为10cm，木板3的长度为100cm。本申请的木板3体积较小，而且是埋在土层中，不需要压重物，不易损坏，降低了测试成本。木板3为杉木材质，且沿杉木的轴向取样。杉木裂缝少，弹性好，沿轴向取样可以提高木板3承受锤击的次数，延长使用寿命。
步骤三中大锤的重量为18-24磅，本实施例中采用重量为18磅的大锤。大锤重量太轻，产生的波形较弱，不易读取数值；大锤的重量太重，操作人员不易拿起，不便于敲击木板3，因此，大锤的重量在18-24磅较为合适。
所有测试点均测试完毕后，根据地震仪记录的数据和波形计算等效剪切波速。等效剪切波速的计算过程如下：先读出各测点剪切波初至时间tL，再计算剪切波从振源到达测点经斜距校正后的时间T，再计算出各段剪切波波速VS，最后计算出等效剪切波速Vse；
T的计算公式如下：
式中，tL是剪切波从振源到达测点的实测时间，T和tL的单位均为s；
H是测点的深度，单位是m；
H0是振源与井孔1孔口的高差，单位是m，当振源低于井孔1孔口时，H0为负值；
L是从木板3中心到井孔1轴线的水平距离，单位是m；
VS的计算公式如下：
VS＝△s/△t；
式中，VS的单位是m/s；
△t是初至波到达相邻两测试点的垂直时差，单位是s；
△s是相邻两测试点间的距离，单位是m；
Vse的计算公式如下：
Vse＝d0/t；
式中，Vse的单位是m/s；
d0是计算深度，取覆盖层厚度和20m两者的较小值，单位是m；
t是剪切波在地面至计算深度之间的传播时间，单位是s；
di是计算深度范围内第i土层的厚度，单位是m；
Vsi是计算深度范围内第i土层的剪切波速，单位是m/s，例如，当i为1时，Vsi就是第一土层的剪切波速，第一土层是指第一测试点与第二测试点之间的土层；
n是计算深度范围内土层的分层数。
应用例1
下面对某地区的第四系松散堆积层中硬土进行实际测试，井孔1是在测试前预先钻好的，井孔1的深度H为20m，相邻两测试点间的距离△s为1m，计算深度d0是20m，土层的分层数n为20。一种单孔剪切波测试方法，包括以下步骤：
步骤一，在井孔1的两侧分别对称开挖两个长方体状的凹坑2，凹坑2相向的一面为竖直面，凹坑2包括长方体状的定位坑21和敲击坑22，定位坑21和敲击坑22间隔设置，定位坑21与敲击坑22之间留有竖直的挡土层4，挡土层4中部开设有连通定位坑21与敲击坑22的通孔5，通孔5是长方体形，通孔5长度方向的轴线垂直于挡土层4；
步骤二，准备两块形状、大小、材质相同的长方体状的实心木板3，木板3的宽度和厚度均为10cm，木板3的长度为100cm，木板3为杉木材质，且沿杉木的轴向取样；将两块木板3分别固定于两个凹坑2内，木板3长度边所在的一面与凹坑2的竖直面紧密贴合，两块木板3以井孔1轴线为对称轴呈轴对称设置，两块木板3长度方向的轴线相互平行，木板3长度方向的轴线垂直于井孔1的轴线，木板3中心与井孔1轴线的水平距离L为1m，木板3的顶面与地面共面，木板3的四周用土夯实，振源与井孔1孔口的高差H0为-0.05m；
步骤三，将三分量检波器6与地震仪7电连接，把锤击开关用胶带固定在大锤的锤柄上，将锤击开关与地震仪7触发线电连接，大锤的重量为18磅；
步骤四，将三分量检波器6放入井孔1的底部，三分量检波器6与井孔1内侧壁贴合；
步骤五，用大锤敲击其中一块木板3远离井孔1一面的中部，产生横向振源，三分量检波器6接收波信号并传输至地震仪7，记录数据和波形，再敲击另一块木板3远离井孔1一面的中部，产生横向振源，三分量检波器6接收波信号并传输至地震仪7，记录数据和波形，完成同一测试点的两次测试；
步骤六，将三分量检波器6提升至19m深的第二测试点，重复步骤五进行测试，直至所有测试点均测试完毕，根据地震仪7记录的数据和波形计算等效剪切波速。
地震仪7记录的波形图如图2所示，图2中横坐标代表道号，每个测试点位为一道，左边第一道为0m，第2道为1m的测试点，以此类推，共计20道，纵坐标代表波的传播时间，单位为ms，同一测试点的两次实测波形的第一个交叉点就是剪切波初至时间，其他数据的测试及计算结果如表1所示。
表1剪切波测试数据及计算结果
根据表1中的数据及计算公式可以计算得到，t为0.06792s，Vse为294m/s。
应用例2
下面对某地区的砂、砂卵石地层进行实际测试，井孔1是在测试前预先钻好的，井孔1的深度H为20m，相邻两测试点间的距离△s为1m，计算深度d0是20m，土层的分层数n为20。一种单孔剪切波测试方法，包括以下步骤：
步骤一，在井孔1的两侧分别对称开挖两个长方体状的凹坑2，凹坑2相向的一面为竖直面，凹坑2包括长方体状的定位坑21和敲击坑22，定位坑21和敲击坑22间隔设置，定位坑21与敲击坑22之间留有竖直的挡土层4，挡土层4中部开设有连通定位坑21与敲击坑22的通孔5，通孔5是长方体形，通孔5长度方向的轴线垂直于挡土层4；
步骤二，准备两块形状、大小、材质相同的长方体状的实心木板3，木板3的宽度和厚度均为15cm，木板3的长度为50cm，木板3为杉木材质，且沿杉木的轴向取样；将两块木板3分别固定于两个凹坑2内，木板3长度边所在的一面与凹坑2的竖直面紧密贴合，两块木板3以井孔1轴线为对称轴呈轴对称设置，两块木板3长度方向的轴线相互平行，木板3长度方向的轴线垂直于井孔1的轴线，木板3中心与井孔1轴线的水平距离L为2m，木板3的顶面与地面共面，木板3的四周用土夯实，振源与井孔1孔口的高差H0为-0.075m；
步骤三，将三分量检波器6与地震仪7电连接，把锤击开关用胶带固定在大锤的锤柄上，将锤击开关与地震仪7触发线电连接，大锤的重量为24磅；
步骤四，向井孔1内灌满膨润土泥浆，将三分量检波器6放入井孔1的底部；
步骤五，用大锤敲击其中一块木板3远离井孔1一面的中部，产生横向振源，三分量检波器6接收波信号并传输至地震仪7，记录数据和波形，再敲击另一块木板3远离井孔1一面的中部，产生横向振源，三分量检波器6接收波信号并传输至地震仪7，记录数据和波形，完成同一测试点的两次测试；
步骤六，将三分量检波器6提升至19m深的第二测试点，重复步骤五进行测试，直至所有测试点均测试完毕，根据地震仪7记录的数据和波形计算等效剪切波速。
地震仪7记录的波形图如图3所示，图3中横坐标代表道号，每个测试点位为一道，左边第一道为0m，第2道为1m的测试点，以此类推，共计20道，纵坐标代表波的传播时间，单位为ms，同一测试点的两次实测波形的第一个交叉点就是剪切波初至时间，其他数据的测试及计算结果如表2所示。
表2剪切波测试数据及计算结果
| H(m) | t<sub>L</sub>(s) | T(s) | △t(s) | △s(m) | V<sub>S</sub>(m/s) |
| 0 | 0.01055 | 0.00000 | / | / | / |
| 1 | 0.00920 | 0.00411 | 0.00411 | 1.00 | 243 |
| 2 | 0.01190 | 0.00841 | 0.00430 | 1.00 | 233 |
| 3 | 0.01540 | 0.01281 | 0.00440 | 1.00 | 227 |
| 4 | 0.01890 | 0.01690 | 0.00409 | 1.00 | 244 |
| 5 | 0.02240 | 0.02080 | 0.00389 | 1.00 | 257 |
| 6 | 0.02505 | 0.02376 | 0.00297 | 1.00 | 337 |
| 7 | 0.02775 | 0.02668 | 0.00292 | 1.00 | 343 |
| 8 | 0.03120 | 0.03027 | 0.00359 | 1.00 | 279 |
| 9 | 0.03465 | 0.03382 | 0.00356 | 1.00 | 281 |
| 10 | 0.03740 | 0.03667 | 0.00285 | 1.00 | 351 |
| 11 | 0.04020 | 0.03955 | 0.00288 | 1.00 | 347 |
| 12 | 0.04300 | 0.04241 | 0.00286 | 1.00 | 349 |
| 13 | 0.04660 | 0.04606 | 0.00364 | 1.00 | 274 |
| 14 | 0.05020 | 0.04970 | 0.00364 | 1.00 | 275 |
| 15 | 0.05325 | 0.05278 | 0.00309 | 1.00 | 324 |
| 16 | 0.05635 | 0.05591 | 0.00313 | 1.00 | 319 |
| 17 | 0.05860 | 0.05820 | 0.00228 | 1.00 | 438 |
| 18 | 0.06085 | 0.06048 | 0.00228 | 1.00 | 439 |
| 19 | 0.06310 | 0.06275 | 0.00228 | 1.00 | 439 |
| 20 | 0.06535 | 0.06503 | 0.00227 | 1.00 | 440 |
根据表2中的数据及计算公式可以计算得到，t为0.06503s，Vse为308m/s。
根据应用例1和应用例2的测试结果可知，二者的波形图清晰，杂波少，容易读取剪切波初至时间，说明本申请的方法既可以适用于中硬土的硬地面，也可以适用于砂、砂卵石地层的软土地面，提高了剪切波测试方法的适用范围。
对比应用例1
下面对应用例2所在地区的砂、砂卵石地层进行实际测试，井孔是在测试前预先钻好的，井孔的深度H为20m，相邻两测试点间的距离△s为1m，计算深度d0是20m，土层的分层数n为20。测试方法为相关技术中的单孔法，包括以下步骤：准备一块弹性好的杉木木板，杉木木板长2米，宽0.5米，厚0.1米，把杉木木板水平放在平整的地面上，将卡车的双后轮压在杉木木板上表面上，使杉木木板与地面紧密接触，杉木木板中心与井孔轴线的水平距离L为2m，将三分量检波器与地震仪电连接，把锤击开关用胶带固定在大锤的锤柄上，将锤击开关与地震仪触发线电连接，大锤的重量为24磅，将三分量检波器放入井孔的底部，三分量检波器与井孔内壁贴合，然后敲击杉木木板长度方向的一端面的中部，激起土层的剪切振动，产生横向振源，三分量检波器接收波信号并传输至地震仪，记录数据以及波形，再敲击杉木木板长度方向的另一端面的中部，产生横向振源，三分量检波器接收波信号并传输至地震仪，记录数据和波形，完成同一测试点的两次测试；将三分量检波器提升至第二测试点，第一测试点的深度为20m，第二测试点的深度为19m，重复步骤五进行测试，直至所有测试点均测试完毕。
地震仪记录的波形图如图4所示，图4中横坐标代表道号，每个测试点位为一道，左边第一道为0m，第2道为1m的测试点，以此类推，共计20道，纵坐标代表波的传播时间，单位为ms，同一测试点的两次实测波形的第一个交叉点就是剪切波初至时间，根据图2～图4可知，图2和图3中的波形图更加清晰，杂波少，容易读取剪切波初至时间，而图4中的波形图较为模糊，杂波较多，剪切波初至时间不易读取，因此，与相关技术相比，采用本申请中的测试方法得到的测试结果更加准确。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种单孔剪切波测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，在井孔(1)的两侧分别对称开挖两个凹坑(2)，凹坑(2)相向的一面为竖直面；
步骤二，准备两块形状、大小、材质相同的长方体状的实心木板(3)，将两块木板(3)分别固定于两个凹坑(2)内，木板(3)长度边所在的一侧面与凹坑(2)的竖直面紧密贴合，两块木板(3)以井孔(1)轴线为对称轴呈轴对称设置，两块木板(3)长度方向的轴线相互平行，木板(3)长度方向的轴线垂直于井孔(1)的轴线；
步骤三，将三分量检波器(6)与地震仪(7)电连接，把锤击开关固定在大锤上，将锤击开关与地震仪(7)触发线电连接；
步骤四，将三分量检波器(6)放入井孔(1)内，三分量检波器(6)与井孔(1)内侧壁贴合；
步骤五，用大锤敲击其中一块木板(3)远离井孔(1)一面的中部，产生横向振源，三分量检波器(6)接收波信号并传输至地震仪(7)，记录数据和波形，再敲击另一块木板(3)远离井孔(1)一面的中部，产生横向振源，三分量检波器(6)接收波信号并传输至地震仪(7)，记录数据和波形，完成同一测试点的两次测试；
步骤六，将三分量检波器(6)移动至第二测试点，重复步骤五进行测试，直至所有测试点均测试完毕，根据地震仪(7)记录的数据和波形计算等效剪切波速。
2.根据权利要求1所述的一种单孔剪切波测试方法，其特征在于：所述凹坑(2)包括定位坑(21)和敲击坑(22)，所述定位坑(21)用于定位木板(3)，所述敲击坑(22)位于木板(3)远离井孔(1)的一侧，所述定位坑(21)与敲击坑(22)之间设置有挡土层(4)，所述挡土层(4)开设有连通定位坑(21)与敲击坑(22)的通孔(5)，所述通孔(5)位于木板(3)的中部。
3.根据权利要求1所述的一种单孔剪切波测试方法，其特征在于：所述木板(3)的顶面等于或低于地面。
4.根据权利要求1所述的一种单孔剪切波测试方法，其特征在于：所述木板(3)的四周用土夯实。
5.根据权利要求1所述的一种单孔剪切波测试方法，其特征在于：所述木板(3)的宽度为10-15cm，厚度为10-15cm，长度为50-100cm。
6.根据权利要求1所述的一种单孔剪切波测试方法，其特征在于：所述木板(3)为杉木材质，且沿杉木的轴向取样。
7.根据权利要求1所述的一种单孔剪切波测试方法，其特征在于：所述大锤的重量为18-24磅。
8.根据权利要求1所述的一种单孔剪切波测试方法，其特征在于：所述等效剪切波速的计算过程如下：先读出各测点剪切波初至时间tL，再计算剪切波从振源到达测点经斜距校正后的时间T，再计算出各段剪切波波速VS，最后计算出等效剪切波速Vse；
T的计算公式如下：
式中，tL是剪切波从振源到达测点的实测时间；
H是测点的深度；
H0是振源与井孔(1)孔口的高差，当振源低于井孔(1)孔口时，H0为负值；
L是从木板(3)中心到井孔(1)的水平距离；
VS的计算公式如下：
VS＝△s/△t；
式中，△t是初至波到达相邻两测试点的垂直时差；
△s是相邻两测试点间的距离；
Vse的计算公式如下：
Vse＝d0/t；
式中，d0是计算深度，取覆盖层厚度和20m两者的较小值；
t是剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；
di是计算深度范围内第i土层的厚度；
Vsi是计算深度范围内第i土层的剪切波速；
n是计算深度范围内土层的分层数。
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|---|---|---|---|
| CN202110180960.0A CN112987093A (zh) | 2021-02-07 | 2021-02-07 | 一种单孔剪切波测试方法 |
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