岩土工程原位测试之波速测试

岩土工程试验技术在岩土工程勘察中的应用摘要：近年来，随着我国经济的加快发展，由于岩土工程建设规模扩大化和结构的不断复杂化，促进了岩土工程试验技术的发展。

波速测试技术是现场原位试验法中的重要组成部分，具有准确度高、成本低和操作简便的优势。

在分析原位测试技术概况的基础上，总结了常见的波速测试技术，如单孔法和跨孔法；以某建设工程项目为例，分析了检测设备和震源设备的选择，进而对测试结果进行了综合分析，认为使用单孔法获取拟建区域岩土体参数，不仅操作简便，准确度高，而且试验过程对工程施工场地的岩土体影响不大，所获结果准确性高，成本低，故该技术值得推广使用。

关键词：岩土工程；试验技术；岩土工程勘察岩土测试是整个岩土工程勘察的关键，如果岩土测试技术出现缺陷，那么将会严重影响到后期的施工建设。

所以在开展岩土工程勘察工作时，需要明确地质条件，并及时解决勘察过程中存在的地质问题。

在信息技术发展下，虽然我国在岩石测试水平上有了很大的提升，但还是存在一些问题。

而且由于我国地势复杂，所以加强了岩土工程勘察方面的难度。

先进技术和先进设备的使用能够有效提高岩土勘察结果的准确性和科学性，有效保障岩土工程建设的质量。

1岩土工程勘察现状岩土工程勘察时，需要对岩体的类型特点、地势地貌进行勘测，了解工程地点所处的自然条件及可能出现的不良天气与地质灾害。

对岩土的含水率、孔隙比、厚度等数据进行检测与计算，满足各个工程环节设计与施工要求，分析出可能存在的安全问题。

在进行岩土工程的勘察过程中，需要考虑地形、天气等因素的影响，确保数据的准确性。

开展岩土工程前，首先需要充分了解工程所在地的地质环境与自然特点，通过搜集资料判断工程大体的可行性；其次要对土质方面进行勘察，通过检测数据确定工程操作方法与实施方案；最后要对勘察过程中的数据结果进行统计与分析，检查数据的准确性与有效性。

岩土工程勘察现使用的规范为《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）。

岩土工程勘察中波速测试的应用研究波速测试是以弹性理论为依据，用人工的方法在岩土介质中激发一定频率的弹性波，这种波以各种波形在岩土体内部传播并由相应的仪器接收。

通过分析接收和记录下来的波动信号来判定岩土体的物理力学性质，计算小应变条件下岩土体的动力参数，为场地工程地质评价提供依据。

波速测试常采用单孔法、跨孔法或面波法，主要测定各类岩土体的压缩波波速νP、剪切波波速νS或瑞利波波速νR。

下面就对波速测试的几种方法、测试要点、资料分析、成果应用等进行较全面的梳理和总结。

1 测试方法波速测试设备主要分为激发装置和接收装置两部分，激发装置有机械式、电磁式等；接收装置常包括检波器、放大器和示波器。

根据任务和设计要求以及工程现场的测试条件，可采用单孔法、跨孔法或面波法进行测试。

1.1 单孔法单孔法是在一个钻孔内进行测试，所测得的波速为地表至测点间地层的平均波速。

该方法常用于土层软硬程度变化大或层次较少的地层。

测试时可在地面激振，孔底接收，称为下孔法；也可在孔底激振，地面接收，称为上孔法；可沿钻孔向上或向下测试，常采用下孔法自下而上逐点进行测试。

测试钻孔应尽量垂直，将声波探头或三分量检波器放至孔内预定深度位置，并与孔壁贴紧。

土层剪切波测试常用的振源激发装置是尺寸为2000×300×50mm的木板，木板长度方向的中垂线应对准测试孔中心，与孔口距离宜为1～3m，其上放置大于400kg的重物。

当用锤水平敲击木板两端时，木板与地面摩擦而产生水平剪切波，两次相反方向的敲击，可获得极性相反的两组剪切波形。

剪切波测试应结合土层分布设置测点，测点的垂直间距可取1～3m，层位变化处应加密；当测岩体的压缩波时，测点的垂直间距可取0.2～0.5m，且钻孔内应有水。

在每一个测点位置，应重复测试多次。

1.2 跨孔法跨孔法是在场地上取两个平行的钻孔，在一个钻孔不同深度处设置振源，在另一个钻孔相应深度处放置检波器，所测得的波速为两孔之间地层的传播速度。

岩土工程勘察中波速测试探讨岩土工程勘察中波速测试探讨在岩土工程勘察中，需对场地类型土及砂土液化性进行判别本文结合工程实例，通过波速测试，对场地类型土及砂土液化性进进一步说明波速测试是工程地质勘察中一种快速、经济、有效的原位测试方法。

标签：波速测试岩土工程勘察0引言一般情况下，不同岩土层的弹性特征存在差异，可通过弹性波速等参数反映出来，钻孔剪切波速测试就是利用这差异，通过测定不同岩土层的剪切波（s波）、压缩波（P波）的传播速度，计算动力参数、场地草越周期，评价场地地震效应，确定场地类别，并据此判定岩土层的工程性质，为工程设计提供依据。

本文对场地的波速试验进行了压缩波与剪切波波速测试，根据波速测试结果，计算土层的等效剪切波速计算地基上的动弹性模量、动剪切模量、动泊松比，计算场地草越周期等，为波速试验在岩上工程勘察的推广应用积累经验。

1波速基本原理及工作方法1.1基本原理波速（瑞雷波速）和反射波法、折射波法基本一样，他们都是利用弹性波场特征来进行勘探，但是波速波场特征和体波之间有很大的区别。

在相同的介质中，波速最慢，横波次之，纵波波速是最快的。

拉夫波在层状介质中，是由P波与SH波（水平方向S波）干涉而形成的，而瑞利波是由P波与SV波（垂直方向S波）干涉而形成，而且R 波的能量主要在介质自由表面附近集中着，其能量的衰减与r-1/2成正比，因此比体波（P、S波∝r-1）的衰减要慢得多。

介质的质点运动轨迹在传播过程中，呈现-椭圆的极化，长轴和地面呈现垂直的状态，旋转方向为逆时针方向，在传播的过程中以波前面约为一个高度为λR （R波长）的圆柱体向外扩散。

波速勘探在测点上逐点进行观测，通过按照测网的布置，每一个测点根据勘探深度和地质任务的要求，利用频散曲线的速度进行计算、分层有关参数等，测得一条频散曲线，从而达到岩土工程勘察的目的。

1.2基本工作方法在外业工作正式开展之前，首先把排列试验工作在测区平坦地带上展开，进行现场干扰波调查，对地层的各种地震波列信号特征进行识别，确定测试方法的参数及观测系统。

波速测试在岩土工程勘察中的作用分析
波速测试是岩土工程勘察中常用的一种非破坏性检测方法，它通过测量地质材料中纵波和剪切波的传播速度来确定材料的物理和力学性质。

在岩土工程勘察中，波速测试具有以下几个方面的作用。

首先，波速测试可用于确定土体和岩石的弹性模量。

弹性模量是一个物质对应力变形的抵抗程度的量值，它是岩土力学和岩土工程中的重要参数之一。

通过波速测试可以测定材料的纵波波速和剪切波波速，进而计算出其弹性模量，从而为后续的工程设计和施工提供依据。

其次，波速测试可以用来检测材料的质量和均质性。

在岩土工程勘察中，土壤和岩石可能存在质量不均匀、含水量不同等问题。

这些问题会对工程的安全性和稳定性产生不良影响。

通过波速测试，可以检测出材料内部的异质性和含水量差异，从而指导工程设计和施工。

第三，波速测试可评估地下岩体的破裂和裂缝情况。

地下岩体中常存在各种类型的裂隙和节理，这些环境因素可能会对工程的施工和稳定性造成影响。

通过波速测试，可以探测并测量材料内不同位置之间的波速变化，从而评估出地下岩壤中的裂缝情况并推断出其形成原因。

最后，波速测试还可用于地下管道及隧道清障。

在钻洞和挖掘坑等地下工程中，切削材料可能会堆积在管道和隧道内部，使其出现堵塞状况。

波速测试可通过检测出管道和隧道内物质密度的变化来确定清障的位置和方式，从而提高清障的效率。

综上所述，波速测试在岩土工程勘察中具有多方面作用，能为岩土工程的设计和施工提供重要依据，从而确保工程建设的质量和安全。

波速测试适⽤于测定各类岩⼟体的波速，确定与波速有关的岩⼟参数，检验岩⼟加固与改良的效果。

可采⽤跨孔法、单孔法或⾯波法进⾏。

　(⼀)、试验⽅法 跨孔法波速测试的孔距在⼟层中宜为4m，在岩层中宜为8～15m。

近地表的测点宜布置在0.4倍孔距的深度处，其余测点深度间距宜为1～2m。

当孔深⼤于15m时，应进⾏钻孔倾斜度及倾斜⽅位的量测，量测深度间距宜为lm。

单孔法波速测试，试验孔应垂直，在距孔⼝1.0～3.Om处，放置⼀长度为2～3m的混凝⼟板或⽊板，上压约500kg重物，⽤锤沿板纵轴从两个相反⽅向⽔平敲击板端，产⽣⽔平剪切波，将检波器固定在孔内不同深度处接收剪切波。

测试应⾃下⽽上进⾏，在⼀个试验深度上，应重复试验多次，保证试验质量。

⾯波法波速测试，测定不同激振频率下瑞利波的波长。

可得地表以下⼀个波长深度范围内⼟的平均波速(瑞利波或剪切波)。

⾯波法适⽤于地质条件简单、波速⾼的⼟层下伏波速低的⼟层的场地，测试深度不⼤。

当激振频率⼤于20-30Hz，测试深度⼩于3-5m。

【概念】横波(S波)：传播⽅向垂直质点振动⽅向，只引起旋转，不引起缩账的波。

⼜称剪切波。

纵波(P波)：传播⽅与质点振动⽅向⼀致，只引起缩账，不引起旋转的波。

⼜称初⾄波。

瑞利波(R波)：是在半⽆限弹性介质表⾯⼀定范围出现的另⼀种弹性波。

(⼆)、波速试验成果分析 1 在波形记录上识别压缩波和第⼀个剪切波的初⾄时间。

2 根据压缩波和剪切波的传播时间和距离，确定压缩波与剪切波的波速。

3 确定地层⼩应变的剪切模量、弹性模量、泊松⽐和动刚度。

Vs=(G/ρ)1/2 Vp=[(λ+2G)/ ρ]1/2 VR=[(0.87+1.12µ)/(1+µ)]Vs G=[E/2(1+µ)] λ=µE/[(1+µ)(1-2µ)] 式中： Vs、Vp、VR-分别为剪切波速、压缩波速和瑞利波速; G-⼟的剪切模量; µ-⼟的泊松⽐; E-⼟的弹性模量; λ-⼟的阻尼⽐; ρ-⼟的密度。

波速测试在岩土工程勘察中的作用分析
波速测试是岩土工程勘察中常用的一种测试方法，用于确定岩石和土壤的波速参数。

波速是指波动在介质中传播的速度，是岩土体力学性质的重要参数之一。

波速测试能够提
供有关岩土体性质、孔隙度、含水量、密实度等信息，对岩土工程设计和施工具有重要意义。

波速测试能够提供岩土体的力学性质参数。

不同类型的岩土体具有不同的波速特征，
通过测定波速可以了解材料的弹性模量、泊松比、剪切模量等力学性质参数。

这些参数是
进行岩土工程计算和分析所必需的，能够有效指导工程设计和施工。

波速测试可以进行岩体质量评价和强度参数确定。

通过测定波速，可以了解岩体的均
匀性和一致性，判断是否有裂隙和断层，定性评价岩体质量，为工程稳定性评估和变形模
拟提供依据。

通过波速测试还可以确定岩体的抗压强度、抗折强度等力学参数，为工程的
安全性和可靠性提供参考。

波速测试还可以用于地下空洞和隧道勘察。

在进行地下空洞和隧道勘察时，波速测试
可以用来识别地下岩层的性质和结构，了解地层的分布情况和工程地质特征。

通过波速测试，可以提前发现岩层裂隙、岩层变形等问题，为隧道施工提供指导和预防措施。

波速测试在岩土工程勘察中具有以下作用：提供岩土体力学性质参数，判断岩土体的
力学性质和强度特性；提供孔隙度和含水量等信息，评价材料的水分状态和排水性能；对
岩体质量进行评价和强度参数确定，为工程的安全性提供参考；用于地下空洞和隧道勘察，识别地层的性质和结构，预防地质灾害发生。

波速测试在岩土工程勘察中具有重要的作用，能够提供岩土体的物理和力学性质参数，为工程设计和施工提供科学依据。

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）。

波速测试技术在岩土工程勘察中的应用摘要：随着我国各项工程建设的蓬勃发展，我国岩土工程的建设力度也随之不断提升，岩体是由不同尺寸的岩块和不同性质的结构面组成且在地层成岩历史上承受过多种作用的复杂结构体，其复杂性表现在地质环境复杂、力学特性(变形、强度、渗流等)复杂、工程性质复杂。

矿物开采、水利水电、道路交通等众多岩石工程均需进行大量岩体的开挖和人工维护，这种剧烈的工程作用将改变原岩应力场、物理特性（力学、渗流、声学等）、边界条件等。

究其根本，岩体开挖过程是一种应力卸荷过程，其力学特性与岩石加载过程有本质区别，表现在应力路径、力学参数、屈服条件、力学模型及分析方法上的不同岩体是众多地下工程的主要构成材料，岩石又是岩体的重要组成部分，研究岩体和岩石的力学性质对工程的分析研究具有重要意义。

基于此，本文主要对波速测试技术在岩土工程勘察中的应用做具体论述，详情如下。

关键词：波速测试技术;岩土工程勘察;应用引言岩石具有丰富的物理性质，包括力学、声学、电磁学、热学、放射学等特性参数和物理量，且各类物理特性之间存在基本的物理关联。

岩体的力学参数测试分为现场岩体原位测试和实验室岩石力学测试。

现场原位测试通过专用设备测试岩体的力学物理性质，具有接近真实反映岩体性质的优势，但现场测试又受诸多条件影响，测试结果通常不稳定，有的设备结构复杂，难以在地下空间展开。

实验室测试是通过在岩体上钻孔取芯，加工成标准试件在实验室内进行物理力学性质测试。

实验室测试结果通常较为稳定，但岩石试件脱离岩体，难以体现出真实地质环境的影响，而且当岩体较为破碎或者一些岩石强度较低时，难以取出完整的岩芯。

1波速测试概述对矿区地面钻孔取芯制成的岩石标准试件进行岩石波速测试，采用全波列测井方法在钻孔内进行岩体波速测试，确定现场岩体的波速，对比实验室测试得到的岩石波速，分析岩石声波波速与岩体声波波速之间的相关性。

岩石波速测试的设备由示波器、脉冲收发器、探头３部分组成。

岩土工程测试与检测技术的应用摘要：随着时代的发展和进步，带动了我国各工程领域的进步。

近年来，在岩土工程勘察中，岩土工程测试与检测技术的实施关系着岩土工程的质量。

本文以某道路工程岩土工程勘察项目为例，探讨了室内土工试验、岩体力学实验、原位测试在岩土工程中应用。

关键词：岩土工程;测试与检测技术引言岩土工程试验技术是岩土工程勘察中的主要组成部分，是获取岩土体物理力学参数的主要途径，在现代化建筑、桥梁、道路工程中的应用极为广泛。

岩土工程试验技术根据测试环境可分为室内试验法和现场试验法，前者主要指的是土工试验技术，而后者则指的是原位测试技术。

原位测试技术能够较精准地获取拟建区域岩土体的物理力学参数，为拟建项目设计编制提供了可靠的数据。

本文以原位测试为研究对象，分析其在岩土工程勘察中的应用。

1岩土工程测试与检测技术概述随着社会的进一步发展，岩土工程建设规模不断扩大，为保证工程质量，维护企业工程建设经济效益，就需要合理的应用测试与检测技术。

立足于工程实际建设情况而言，测试与检测技术的合理应用可以帮助工程建设人员更好的把握工程建设情况，让后续工程建设指导工作更加具有针对性。

现场检测出的实际参数与设计参数的比较结果，便是工程建设的主要依据。

就目前我国岩土工程测试情况而言，常用的测试与检测方法有室内土工试验以岩体力学试验等，这些试验方法会在岩土工程的各个阶段中发挥重要作用。

2土工程测试与检测技术内容及其应用研究2.1原位测试技术概况原位测试技术是施工现场快速获取岩土体参数的主要方法，可分为半定量和定量两种方法。

其中，定量方法指的是在已经成形的岩土体上进行的原位测试，如土体渗透试验、静止状态的承载试验等；半定量方法指的是在缺乏试验能力或者环境的条件下进行的试验，如深入样品试验、触碰试验等。

因此，现场原位测试技术类型是多样的，因此，选择技术方法应结合工程结构形式、拟建区域岩土体基本情况等选择合理的测试技术。

波速测试技术是原位测试技术的一种，在岩土工程勘察中应用极为广泛。

岩土工程勘察中波速测试探讨摘要：在这些年来，岩土项目勘察中，地球物流勘探技术的关键分支为波速测试技术，还有优秀的地震勘探技术之一，而获得越来越普遍的运用。

岩土项目持续扩展的整体规模，现场构造要应用波速测试技术来实施全面的了解，这样就可以体现出其测试技术的作用。

本文关键深入的分析了岩土项目勘察中波速测试的运用，希望可以为有关人员供应科学的参考根据。

关键词：波速检测技术；岩土工程；勘察，应用引言工程物探技术的一个关键分支就是波速测试技术，也是地震勘探方法之一，现阶段在工业和民用建筑、水利水电工程、铁路工程等很多岩土项目地质勘测范围中普遍的运用，获得了优良的运用效果。

和陈旧的岩土项目勘察技术对比，波速测试技术在岩土中能够用于进行测定压缩波、剪切波、瑞雷面波等传播速度，使室内测试中存在相对大的误差和有关的地质问题能够得到有效的预防。

1.波速基本原理波速测试技术在岩土项目勘察中的运用原理为：以波速为根据，实施分析了岩土羡慕地基土物理性质，这是现阶段相对先进的一种岩土项目勘察技术。

波速测试技术有非常多的类型，其中相对常见的有瑞利波、剪切波以及压缩波。

经过波速测试结果，可以实施划分岩土项目不一样场地的种类，在设置动力参数方面，抗压、阻尼、抗剪刚度等参数需要进行综合的考虑。

同时，经过在岩土项目勘察中运用波速测试技术，有关的地震参数还可以正确的反映出来，例如阻尼比、动剪切刚度等等。

经过分析了上面测试的数据，岩土项目土体可以进行准确的判断出是不是出现液化，岩土体的卓越周期要依据测试结果实施判断，确保岩土项目施工场地划分的合理性与科学性。

在实施计算波速测试结果的过程中，能够使用下面计算方法：当外力冲击影响到固体介质的时候，固体介质会出现应变，当没有了这一外力冲击作用后，外力冲击不能和应变保持平衡关系，这样会形成弹力波，而且从固体介质传递到周围的部位。

弹性波相对复杂的组成方式，面波、体波的是相对常见的波型。

其中，通常在岩土体的表面实施传播面波，又能够被分为瑞雷波和拉夫波、此外，分为压缩波和剪切波的体波。