钻孔波速测试介绍

附件一、项目来源受某院委托，我院承担安包隧道项目工程地质钻孔声波波速测试工作。

二、任务与目的岩石声波波速测试，用于划分岩体风化壳及其强度评价、深部地层软弱结构面、破碎带埋深及岩溶发育特征的勘查，计算钻孔岩石完整性系数，判别钻孔岩层的完整性。

三、波速测试工作情况我院于2016年11月18日进场开展测试工作共完成了3个钻孔的波速测试工作，共完成310.25m的波速测试，具体工作量统计见表1.3.1所示。

四、声波波速测试原理与方法技术声波检测技术中有三个声学参量，即声速、声波波幅及频率，可对介质的物性做出评价。

各声学参量简述如下：①声速与弹性力学参数的关系：当测取岩体的纵波及横波声速Vp与Vs，并已知岩体密度ρ的情况下，便可以获取岩体的动弹性模量E、剪切模量G和泊松比б，从而做出对岩体的动力学特征做出评价。

②声速岩体完整性指数：可用纵波评价岩体的质量，可用岩石样本的纵波波速Vpr与岩石的纵波平均声速Vpo测算出岩体的完整性指数Kv。

由完整性指数，可对岩体的工程力学性质进行分类。

③声速与岩体的裂隙：当波动的前方有裂隙存在时，在裂隙尖端所产生的新的点振源浆可绕过裂隙继续传播，形成波的“绕射”。

绕射的过程声线“拉”长，声时加长，使视声波降低，故声波不仅可对岩体的风化程度加以划分，对岩体中存在的裂隙有着极为敏感的反应。

④声波与岩体结构的关系：声波在整体块状结构中得传播速度最快，在层状结构、碎裂状结构、散体结构中，由于裂隙发育程度不同，声波在这种非均质介质中传播，将会在不同的波阻抗界面产生波的折射、反射、波形转换等，使波速拉长，从而使声波随结构的复杂而降低。

由测试对象及测试目的的不同，声波测试有多种方法，具体有投透射法、折射法、反射法等。

其中折射法—单孔一发双收声测井法主要用于岩体风化壳划分及强度评价、深部地层软弱结构面、破碎带埋深及发育特征的勘查。

根据本项目特点，采取单孔一发双收声测井进行检测。

工作方法如右图所示：五、声波波速测试岩土划分依据计算岩体的完整性系数Kv：Kv=（Vpr①∕Vpo②）2①Vpr－在钻孔岩体各个岩性分段中测得的纵波波速平均值；②Vpo－选用本场地各钻孔各岩性分段的新鲜岩样纵波波速。

孔内剪切波速测试孔内剪切波速测试是一种用于测量材料内部剪切波速的非破坏性测试方法。

它可以用于评估材料的弹性性能和结构完整性，广泛应用于土木工程、地质勘探、岩石力学等领域。

孔内剪切波速测试是通过在被测材料内部钻取孔洞，并通过特定仪器测量孔洞内剪切波的传播时间来得到材料的剪切波速。

这种测试方法的原理基于剪切波在材料内部传播的速度与材料的物理性质有关。

材料的密度、弹性模量以及孔洞的大小和形状等因素都会影响剪切波的传播速度。

在进行孔内剪切波速测试之前，需要先在被测材料内部钻取孔洞。

通常使用的钻孔工具有钻孔机、钻杆和钻头等。

选择合适的钻孔工具和参数可以确保钻孔的准确性和稳定性。

钻孔的位置和数量也需要根据具体测试要求进行确定。

完成钻孔后，需要使用专门的测试设备进行孔内剪切波速测试。

这种测试设备通常由传感器、数据采集系统和计算机分析软件组成。

传感器用于接收和记录孔内剪切波的信号，数据采集系统用于将信号转化为数字信号并传输给计算机，计算机分析软件则用于处理和分析采集到的数据。

在进行孔内剪切波速测试时，需要注意以下几点。

首先，确保测试设备的稳定性和准确性，避免因设备问题导致测试结果不准确。

其次，钻孔的位置和数量需要合理选择，以保证测试结果的可靠性。

此外，测试过程中需要注意保护测试设备和被测材料，避免二者受到损坏。

孔内剪切波速测试的结果可以用于评估被测材料的弹性性能和结构完整性。

根据测试结果，可以计算出材料的剪切模量和剪切强度等参数，进而评估材料的力学性能和工程可用性。

此外，孔内剪切波速测试还可以用于检测材料的缺陷和损伤，帮助及早发现并修复问题，提高工程的安全性和可靠性。

孔内剪切波速测试是一种重要的非破坏性测试方法，可用于评估材料的弹性性能和结构完整性。

通过钻取孔洞并测量孔洞内剪切波的传播时间，可以得到材料的剪切波速，并根据此结果评估材料的力学性能和工程可用性。

这种测试方法在土木工程、地质勘探、岩石力学等领域具有广泛的应用前景。

工程名称：沧源佤王子商务酒店项目深度范围(m) 岩土名称纵波波速Vp(m/s)横波波速Vs(m/s)动泊松比μd土的类型纵波Vp、横波Vs直方图钻孔波速测试成果说明0.0-0.80 回填土521 164 0.47 中软土VS VP 1、波速测试采用单孔叩板检层法，该孔测点数共为50个测试点。

根据《地基动力特征测试规范》（GB/T50269-97）取各土层测点的平均值波速值作为该土层的等效剪切波速值。

2、各地层土的类型根据钻孔的实测剪切波测试结果及钻孔资料，该场地的覆盖层厚度小于50.00米。

所测钻孔的等效剪切波速为：钻孔ZK4Vse=227.01m/s该孔的等效剪切波速为Vse=227.01m/s3.根据中华人民共和国国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010年版）中有关剪切波速划分土的类型和判别建筑场地类别的规定，各地层土的类型划分见表中所列，本场地以中软场地土为主，整个场地的建筑场地类别为Ⅱ类。

0.80-5.40 粉质粘土612 212 0.43 中软土5.40-7.50 砾砂654 242 0.41 中软土7.50-15.00 粉质粘土632 231 0.43 中软土15.00-20.00 粉质粘土645 245 0.41 中软土工程名称：沧源佤王子商务酒店项目深度范围(m) 岩土名称纵波波速Vp(m/s)横波波速Vs(m/s)动泊松比μd土的类型纵波Vp、横波Vs直方图钻孔波速测试成果说明0.0-1.00 回填土510 155 0.47 中软土VS VP 1、波速测试采用单孔叩板检层法，该孔测点数共为50个测试点。

根据《地基动力特征测试规范》（GB/T50269-97）取各土层测点的平均值波速值作为该土层的等效剪切波速值。

2、各地层土的类型根据钻孔的实测剪切波测试结果及钻孔资料，该场地的覆盖层厚度小于50.00米。

所测钻孔的等效剪切波速为：钻孔ZK6Vse=223.21m/s该孔的等效剪切波速为Vse=223.21m/s3.根据中华人民共和国国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010年版）中有关剪切波速划分土的类型和判别建筑场地类别的规定，各地层土的类型划分见表中所列，本场地以中软场地土为主，整个场地的建筑场地类别为Ⅱ类。

波速仪的基本原理及现场工作方法
根据地表脉冲源激震产生的瑞雷面波(P波S波)在弹性分层的半空间介质中传播速度的差异，测试地基土层的动力性质，以评价其动力性能及其对地震反应可能产生的影响。

本文重点介绍了波速仪波速测试的基本原理及现场工作方法。

01 波速测试的基本原理
波速测试是在地表采用脉冲源激震，产生瑞雷面波，瑞雷面波是有Р波和SV型非均匀平面波叠加而成，它们在岩土介质中的传播特征和速度各不相同，直达Р波传播速度最快，直达S波次之。

根据它们传播速度的差异，通过在钻孔中安置的三分量检波器，接收它们到达的时间，波形等特征，再根据传播距离和直达波(P波，S 波)的初至时间计算出Р波、S波在地下介质中的传播速度，一般S波更能代表岩土的物理性质，这是波速测试的主要原理。

02 波速测试的现场工作方法
采用锤击上压重物的木板为震源激发S波，木板长轴向线对准测试孔中心，竖直锤击水平放置在地表的木板为震源激发Р波，孔心与木板间距根据规范确定为1 ~2m，三分量检波器设置在测试孔内，自下而上每间隔一米观测一次，地层界面加密观测。

观测时采用充气气
囊挤压方式贴壁。

采样间隔0.25ms。

单孔波速测试原理 及注意事项杨永波 2010.41、为什么要做单孔波速测试？天然地基，常常不是单一的匀质土体，而是具 有多层结构的非匀质土体，为了解地基土层的空间 分变化情况，提供与波速有关的岩土动力学参数、 计算土层的动剪模量剪切模量、了解地基的软弱地 层、 分析地基土的类型和建筑物场地类别，进行 地基土的地震反应计算等，必须使用波速测井这种 地球物理方法。

2、什么是单孔波速测试？单孔检层法，也称弹性波速度测井，是在 一个垂直钻孔中进行波速测试的一种方法。

按照震源和检波器在钻孔中所处的位置， ①地表激发孔中接收法 ②孔中激发地表接收法 ③孔中激发孔中接收法 ④孔底法 常用地表激发孔中接收法。

2、什么是单孔波速测试？一般情况下，通过三分量传感器测试场地的剪切 波（横波）和场地的压缩波（纵波）。

但由于场地土层的松散性和地下水位的影响， 压缩波比较难以测到，因此很多时候单孔波速测试 主要是测试剪切波。

2、单孔波速测试的原理利用直达波的原理，由震源产生压缩波（又称P波） 和剪切波（又称SH波），经过岩(土)体，被放置在孔 中的三分量检波器接收，根据波传播的距离和走时计 算出场地土的波速，进而评价场地土的工程性质。

原位测定压缩波(P波)、剪切波(SH波)在岩(土)体 中的传播速度，从而避免了室内测试所带来的误差。

优点：直接对地层测试、结果相对精确且不需要 任何场地（只要能成孔）。

2、单孔波速测试的原理当S波穿过地球时，它们遇到构造不连续界面时会 发生折射或反射，并使其振动方向发生偏振。

当发生 偏振的S波的岩石颗粒仅在水平面中运动时，称为SH波。

当岩石颗粒在含波传播方向的竖直平面里运动时，这 种S波称为SV波。

SH波 SH-wave 水平偏振横波。

质点在垂直于入射平面 的方向上振动的波叫水平偏振横波。

SV波 SV-wave 垂直偏振横波。

质点在入射平面内且与 传播方向垂直振动的波叫垂直偏振横波。

内容摘要波速测试适用于测定各类岩土体的波速，确定与波速有关岩土参数，为工程设计提供所需的动弹性力学参数、划分建筑物场地类别、评价地震效应、进行场地地震反应分析等。

本文介绍了波速测试的工作原理和野外测试方法，并结合岩土工程实例，说明其应用效果。

正文一、前言波速测试目前已广泛应用于水电、铁路、工民建等众多岩土工程地质勘察领域，取得了良好的应用效果。

一些重要的岩土工程勘察中，野外除进行常规原位测试工作外，还进行了剪切波波速测试工作。

二、单孔波速测试的基本原理单孔波速测试：由震源产生压缩波（又称P波）和剪切波（又称S波），经过土层，由在孔中的三分量检波器接收，根据波传播的距离和走时计算出场地土的波速，进而评价场地土的工程性质。

1、测试仪器和设备：一套完整的速度检层法观测仪器应由四部分组成，即激震源、信号接收系统、记录系统和分析系统。

速度检层法可使用的激震源很多，如爆破、空气压缩枪、弹簧式S波激发装置、火箭筒等等。

一般的场地土层剪切波观测量常用的是敲击板激震源。

目前用于场地于层剪切波观测的拾震器一般均为速度型拾震器有三个分量，一个垂直，两个水平。

2、计算方法用速度检层法测得的剪切波速是钻孔内相邻二个测点中间土层的平均波速。

首先从记录上确认剪切波到时，再根据激震源的触发时间算出剪切波走时，然后由钻孔中测得深度和孔源距确定波的行程，最后将行程除以走时即得波速。

根据实测的资料，表1给出了不同土类的剪切波波速范围。

一般来说剪切波带随深度的增加而增加，但各地区剪切波速沿深度的变化规律并不一样。

通常内陆城市波速值相对较高，而沿海地区则偏低。

表1土质类别填土（包括杂填土）粘性土（包括亚粘土等）砂土（粉、中、粗）砾石、卵石、碎石风化岩岩石剪切波速范围(m/s) 90~270 100~450 100~450 200~500 350~500 >5003、测试方法（1）在待测场地钻孔，将三分量传感器放置在钻孔中，以适当方式（气囊或机械装置）使三分量传感器贴紧钻孔孔壁，在地面上钻孔孔口附近（通常1~3m）处放置长条形木板（通常长约2~4m，宽约0.4~0.5m，厚约0.1m），木板上压有重物（>500kg）。

管理体系作业文件钻孔波速测试作业指导文件编号：NICE-MS.C 217-5-06批准：廖审核：陈编写：李持有人：文件版本：B非受控：□受控：□分发号：2006年10月08日发布2006年10月08日实施河程有限责任公司文件修改记录注：收到文件修改通知单三日内必须完成修改。

1试验目的1.1测定地层剪切波速和压缩波波速，划分建筑场地类型；1.2计算岩土动力学参数，如地基的动弹性模量、动剪切模量和动泊松比；1.3在岩土工程勘察中，配合其它方法综合评价场地土的工程力学性质。

2适用范围本方法适用钻孔孔径在80～140mm、孔深在0～120m范围内的岩土地层波速测试。

3、依据的标准《地基动力特性测试规范》（GB/T50269-97）。

4仪器设备4.1主要仪器一览表：表4.1 主要仪器一览表4.2钻孔波速测试系统框图（1）单孔法测试框图（2）跨孔法测试框图5测试准备工作5.1现场踏勘，了解钻孔附近地面条件、钻孔参数，确定测试方法并选定波速探头。

5.2 检查仪器是否在检定周期内。

5.3检查探头的密封绝缘和充气状况，核查测绳的深度记号，其误差控制在2%以内。

5.4检查检层法测试所用的振源板或跨孔法测试所用激振装置是否完好。

6试验规定和要求6.1测试孔应与铅直方向一致，采用跨孔法时，测试孔应设置两个接收孔，并布置在一条直线上。

6.2单孔法测试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 1.0～3.0m，木板应与地面紧密接触，板上所压重物宜大于400kg或用测试车的两前轮对称压住振源板。

6.3当压缩波振源采用锤击金属板时，孔中距金属板距离宜为1.0～3.0m。

6.4测点布置应根据工程情况和地层确定，单孔法每隔1～3m布置一个测点，对于跨孔法，测点间距为1.0～2.0 m。

一般宜自下到上的顺序进行检测。

6.5测试时要保证充气的探头与孔壁紧贴。

6.6单孔法测试大锤敲击时要保证大锤水平敲击振源板的一端，避免连击，保证采集的信号质量。

用钻孔波速测试来确定长春地区基岩的风化程度摘要：近几年，随着我国各项建设事业步伐的加快，岩土工程勘察受到越来越广泛的重视和应用，作为岩土原位测试技术之一的波速测试技术也得以应用和发展，目前已广泛应用于工业与民用建筑、水利水电工程、路桥工程、油气、码头等众多岩土工程地质勘察领域，并取得了良好的应用效果。

本文首先对岩体波速测试技术进行了概述，然后对波速测试技术的相关性因素进行了分析，最后结合实例探讨了钻孔波速测试确定基岩的风化程度的应用。

关键词：钻孔波速测试；基岩；风化；剪切波；钻探Abstract: in recent years, along with our country speed up the pace of the construction, geotechnical engineering is more and more extensive attention and application of wave velocity testing technology as one of geotechnical in situ testing technology and application and development, now has been widely used in industrial and civil construction, water conservancy and hydropower engineering, bridge engineering, oil and gas, wharf, and many other geotechnical engineering geological areas, and achieved good application effect. This article first wave velocity testing technology for rock mass were summarized, then the correlation factors of wave velocity testing technology is analyzed, finally, based on the instance of application of borehole wave velocity test to determine the bedrock weathering degree.Key words: borehole wave velocity test; The bedrock; Weathering; Shear wave. Drilling一、岩体波速测试技术概述波速测试技术是弹性波测试方法中的一种，其理论基础建立在固体介质中弹性波的传播理论，即:介质的波速特征特别是剪切波速反映了介质的密实程度，因而，其大小可作为场地类型划分的主要指标，根据纵波波速特征，可以判别基岩的岩性风化程度。

钻孔压缩波速测试数据处理流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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钻孔波速仪器技术参数【摘要】钻孔波速仪器是地质勘测和工程测量中常用的一种设备，其技术参数对于测量结果的准确性和可靠性起着至关重要的作用。

本文首先介绍了钻孔波速仪器技术参数的重要性，然后详细分析了测量范围、测量精度、测量速度、传感器类型和数据处理能力这五个方面。

测量范围决定了仪器适用的工程场景范围，测量精度关系到测量结果的准确性，测量速度影响了工作效率，传感器类型直接影响了仪器的测量性能，数据处理能力则决定了仪器数据处理的效率和质量。

总结了钻孔波速仪器技术参数的影响因素，强调了在选择和应用仪器时需要充分考虑技术参数的各个方面，以确保测量结果的准确性和可靠性。

【关键词】钻孔波速仪器、技术参数、重要性、测量范围、测量精度、测量速度、传感器类型、数据处理能力、影响因素1. 引言1.1 钻孔波速仪器技术参数的重要性钻孔波速仪器是地质勘探领域中常用的一种仪器，用于测量地下岩层中地震波的传播速度，从而推断地下岩层的结构及性质。

而钻孔波速仪器的技术参数则是评估其性能和可靠性的重要指标。

测量范围是指钻孔波速仪器能够测量地下岩层深度的范围。

不同的勘探需求可能需要不同的测量范围，钻孔波速仪器的测量范围决定了其在不同场景下的适用性。

测量精度是指钻孔波速仪器测量结果与实际值的偏差程度。

高精度的测量结果是保证勘探结果准确性的基础，钻孔波速仪器的测量精度直接影响着勘探结果的可靠性。

测量速度是指钻孔波速仪器进行一次完整测量所需的时间。

快速的测量速度可以提高勘探效率，尤其对于大范围的勘探工程而言，测量速度的快慢直接影响了勘探工作的进度。

传感器类型是指钻孔波速仪器所采用的传感器技术。

不同类型的传感器具有不同的特性和灵敏度，选择合适的传感器类型可以提高仪器的稳定性和测量精度。

数据处理能力则是指钻孔波速仪器处理测量数据和生成结果的能力。

高效的数据处理能力可以提高勘探工作的效率，减少人工处理数据的时间和成本。

钻孔波速仪器的技术参数影响着其在地质勘探中的应用效果和成果可靠性。

单孔波速测试原理 及注意事项杨永波 2010.41、为什么要做单孔波速测试？天然地基，常常不是单一的匀质土体，而是具 有多层结构的非匀质土体，为了解地基土层的空间 分变化情况，提供与波速有关的岩土动力学参数、 计算土层的动剪模量剪切模量、了解地基的软弱地 层、 分析地基土的类型和建筑物场地类别，进行 地基土的地震反应计算等，必须使用波速测井这种 地球物理方法。

2、什么是单孔波速测试？单孔检层法，也称弹性波速度测井，是在 一个垂直钻孔中进行波速测试的一种方法。

按照震源和检波器在钻孔中所处的位置， ①地表激发孔中接收法 ②孔中激发地表接收法 ③孔中激发孔中接收法 ④孔底法 常用地表激发孔中接收法。

2、什么是单孔波速测试？一般情况下，通过三分量传感器测试场地的剪切 波（横波）和场地的压缩波（纵波）。

但由于场地土层的松散性和地下水位的影响， 压缩波比较难以测到，因此很多时候单孔波速测试 主要是测试剪切波。

2、单孔波速测试的原理利用直达波的原理，由震源产生压缩波（又称P波） 和剪切波（又称SH波），经过岩(土)体，被放置在孔 中的三分量检波器接收，根据波传播的距离和走时计 算出场地土的波速，进而评价场地土的工程性质。

原位测定压缩波(P波)、剪切波(SH波)在岩(土)体 中的传播速度，从而避免了室内测试所带来的误差。

优点：直接对地层测试、结果相对精确且不需要 任何场地（只要能成孔）。

2、单孔波速测试的原理当S波穿过地球时，它们遇到构造不连续界面时会 发生折射或反射，并使其振动方向发生偏振。

当发生 偏振的S波的岩石颗粒仅在水平面中运动时，称为SH波。

当岩石颗粒在含波传播方向的竖直平面里运动时，这 种S波称为SV波。

SH波 SH-wave 水平偏振横波。

质点在垂直于入射平面 的方向上振动的波叫水平偏振横波。

SV波 SV-wave 垂直偏振横波。

质点在入射平面内且与 传播方向垂直振动的波叫垂直偏振横波。

波速测试钻孔技术要求
波速测试钻孔技术要求
依据岩土工程勘察课程试验要求，要求在新校区岩土实验室外场地钻探30米钻孔两个，每个钻孔的钻孔施工技术要求如下：
1.钻孔过程严格按照现行岩土工程勘察技术要求进行钻孔编
录、地下静水位的观察、不同地层的动力触探等，最终提交
完整的钻孔柱状图；
2.为保证孔壁稳定性，成孔后要求在孔内安装PVC管，PVC管
与孔壁周围要进行回填处理，以保证接触良好；
3.PVC管实施全孔封闭，出露地表部分高出地面10厘米，上同
样材料加盖保护；
4.以PVC管为半径中心，从地表往下开挖10厘米深，浇注直
径为100厘米的C20混凝土保护圈层；
5.以PVC管为半径中心处，从地表往上砌筑直径为60厘米，
高为30厘米的单分砖圆形井桶，进行水泥沙浆抹面处理，并
在上部加盖同样直径的钢筋混凝土盖（或水井盖）。