波速测试在北京市政工程勘察中的应用_北京市勘察设计研究院

一、前言?
　　波速测试作为地基土动力特性测试项目之一，自80年代以来广泛用于重大工程、 高层建筑等一级建筑及有特殊要求的二级建筑中，随着国家经济建设的飞速发展，城市建设的重要基础工程-市政工程(道路、立交桥及管线)大量出现，在一些重要的市政工程勘察中，除进行常规原位测试工作外，还进行了野外剪切波波速测试工作。北京市近年来陆续建设了二环路、三环路及四环路等城市道路，并先后修建了京石、京津塘、京沈、京哈、京张以及八达岭等 几条通往外省市的高速公路。这些工程均修建了大量的立交桥，在立交桥的勘察过程中，绝 大多数均进行了剪切波波速测试工作。?
二、波速测试的基本原理?
　　当固体介质受到外力冲击时，介质受到应力作用而产生应变，在作用于介质的应力消失后，应变和应力失去平衡，应变就在介质中以弹性波的形式由介质中的质点依次向周围传播，这种弹性波成分比较复杂，既有面波又有体波，体波又分为压缩波(P波)和剪切波(S波) ，剪切波的垂直分量叫SV波，其水平分量称Sh波。在地层表面传播的面波可分为瑞雷波(Ray lcigh)和拉夫波(Love)，各种波在介质中传播的特征和速度各不相同。?
　　弹性波速测试方法有：面波勘探法检测地层的瑞雷波速度后，推算出地层的剪切波速度；单孔法或跨孔法可测定地层的压缩波的速度Vp和剪切波的速度Vs。在市政工程勘察中，通常只需测试地层的剪切波速度Vs，采用的测试方法以单孔检层法最为简单方便，下面以单孔检层法为例说明。
　　1、震源设备：震源要求是产生能量较大、稳定性和重复性好的剪切波震源，主要有击板法 、弹簧激振法和定向爆破法三种。弹簧激振法、定向爆破法两种震源产生的能量较大，能测试较深的钻孔，而普遍应用的是击板法，它是将长2～3m宽0.3m厚0.05m的激振板放在 离孔口约1～3m处的地面上，木板与地面接触良好，木板上需压一定量的重物(通常为汽车前轮)，用木锤或铁锤水平敲击木板两端，木板与地面产生剪切力，使地层产生剪切波。?
　　2、测试仪器：由孔内三分量检波器与地震仪组成。三分量检波器由三个互相垂直的检波器组成(X、Y、Z方向各一个)，它们同时安装在一个密封的钢筒内，垂直方向安装的检波器用于接收纵波，两个水平方向的检波器可接收地表传来的横波(Sh波)。地震仪需要具有信号增强功能，以便突出有效信号，降低噪声及干扰的影响。目前地震仪的型号较多，我院使用的有美国Bison-1580、重庆产DZQ12-1、长沙产GJY-1和CE9201等型号仪器，它们均具有信号增强功能，能满足波速测试的要求。?
　　3、测试方法：单孔法波速测试现场连接如图1所示。