岩土工程勘察波速测试 需要实验室吗
要求岩土工程勘察甲级资质的企业应当具备以下技术设备：1、钻机5台（标准贯入、动力触探设备相应配套）或有固定的工程勘察劳务资质（工程钻探）企业队伍。2、室内试验设备需满足下列两种技术装备配备要求之一：（1）高压固结仪10台，中低压固结仪20台，三轴剪力仪2台，四联直剪仪、无侧限抗压仪、渗透仪各1台；（2）膨胀仪器、万能材料试验机、压力试验机、岩石三轴仪各1台。3、原位测试仪3台：载荷试验设备、静探设备、旁压设备、岩石点荷载试验设备、现场剪切设备等设备中任选3类。4、物探测试检测设备2台：波速检测仪、工程检测仪、地下管线探测仪等设备中任选2类。5、经纬仪2台、水准仪5台，并提供仪器的检定证书或校准证书。6、计算机等其它仪器设备，且软件配套齐全。
横波(剪切波)波速测试法
一、跨孔法跨孔法测试中须将振源、检波器放在不同钻孔中的同一高程位置上，根据孔水平间距和波传播历时，即可求出相应波速。由于该法的原理简单，测试结果可靠，这一方法一经提出很快在国际上得到了广泛的应用。1.跨孔法波速测试的特点(1)跨孔法波速测试可应用于各种地层，在地下水位以上和地下水位以下都有使用；(2)在振源孔中采用垂直剪切冲击，能够产生水平传播、垂直偏振的剪切波，可在原位上测得土层中剪切波的波速；(3)在钻孔间距适当时，跨孔法波速测试可测定地层中低速软弱夹层的剪切波速值；(4)它在测试中把振源和接收器都埋设在土中，现场测试受外界干扰较少，因此也可以用于在已有的结构物下的波速测试。(5)由于跨孔法测试技术的测试深度较大，因此从理论上讲，可以测试到钻孔所能达到的最大深度。2.跨孔法试验仪器设备跨孔试验主要由钻孔、激振、检波器和记录波信号等环节组成。所需试验仪器设备则包括振源、接收器、放大器、记录器等。(1)振源 在工程中，跨孔试验的主要测试对象是地层所传播的剪切波。这就要求振源产生的S波与P波能量之比尽可能地高。爆炸振源是以往地震勘探中的常用振源。钻孔内(通常充水)的雷管或少量炸药的爆炸，可产生地震波和流体膨胀产生压缩波，作用于孔壁之后传至地层，在地层中可同时产生P波和S波。改变爆炸能量可定量控制S波和P波间的能量分配，爆炸能量越高，S波能量越大，这种效应在浅层更加明显。由于S波是P波的反射波，在上述一个复杂的波序列上识别S波的初始点将比较困难。跨孔法波速测试采用的振源有两种：爆炸振源和机械振源。现在大多用的是机械振源。井下剪切波锤是一种常用的机械型振源(图7-1)，它适用于各类土层。这种装置由一个固定的圆筒体和一个滑动重锤组成。测试时，把该装置放到钻孔某一深度处，通过地面的液压装置将4个活塞推出使筒体紧贴井壁，然后向上拉连接在锤顶部的钢丝绳，使活动重锤向上冲击固定筒体。此时会产生剪切振动。由于振源作用力方向的改变，使接收到的SV波初至相位差180°，这对辨别SV波的初至是有益的。完成一个测点的测试后，可以通过地面的液压装置将4个活塞缩回，再放到另一个深度，继续进行测试。(2)接收器 跨孔法波速测试时，无论什么样的振源，都会产生复合波。这就要求接收器既能观察到垂直振动分量，又能观察到水平振动分量以便更好地识别剪切波到达的时刻。所以一般采用三分量检波器。其中竖向分量主要用来识别SV波。同时，三分量波形记录器还可以进行互相校核资料、分析结果的可靠性。图7-1 井下剪切波锤结构简图(3)放大器 跨孔法波速测试可以采用普通多通道放大器。各通道必须有较一致的相位特性，并配有可调节的增益装置。放大器的放大倍数一般要求大于2000；同时要求内部噪音小；频率特性适宜，抗工频干扰能力强。(4)记录器 跨孔法波速测试所用的记录器要求具有0.2ms的记录、扫描能力，其扫描速率可以调节，以便波形的识别。目前国内常用的有SC-10、SC-16、SC-18型紫外线感光记录示波器。3.现场测试方法(1)测试前的准备工作 测试前的准备工作包括：钻孔数量、钻孔尺寸、钻孔布置方法和钻孔间距的确定和记录、下套管和灌浆、钻孔垂直度测量等方面的工作。(2)现场测试方法 跨孔法波速测试方法有两种：①一次成孔测试法，它是当用于跨孔测试的钻孔数量、深度、孔径和孔距等设计好之后，将所有的钻孔一次性钻完，然后将套管下至距孔底2m处，然后灌浆，待浆液凝固后，便可进行测试；②分段钻进分段测试法，它一般是用三台钻机同时钻进，当钻至预定深度后提出钻具，与此同时，将检波器放入孔底同一标高，用重锤敲击取土器使其产生波。该方法主要用于厚度不太大的第四纪土层。4.资料整理(1)波形记录的现场识别 波形识别是跨孔法波速测试的重要工作。跨孔法波速测试中所记录的波动信号曲线主要由体波组成。一般分三个阶段：第一阶段是从零时开始至直达波能量的到达，其信号除受外部干扰出现毛刺外，基本上是一条接近于直线的平稳段；第二段从波的第一个初至起至第二个初至止，此段属于P波段，振幅小，频率高；第三段是以S波为主的部分，振幅大，频率低。(2)波形的室内判读 室内判读主要是精确地判读出P 波初至时间和第一个 S 波到达的时间。(3)数据的整理和计算 完成波形识别工作后，记录两接收孔间 P波和S波的传播时间tP、tS。根据振源孔和测试孔之间的距离，以及钻孔垂直度量测结果，求出直达波的传播距离L，并由式(7-5)分别求出P波和S波的波速tP、tS：土体原位测试与工程勘察式中：υP，υS为分别为P波和S波的波速(m/s)；L为直达波的传播距离(m)；tP，tS分别为P波和S波的传播时间(s)。同一测点P波和S波的波速的测试误差，应控制在5%～10%之内，否则必须分析原因或者重新测试。二、单孔法单孔法波速测试是在一个垂直钻孔中进行波速测试的方法。按激振和检波器在钻孔中所处的位置不同，单孔法又可分为四种：①地表激发，孔中接收(下孔法)；②孔中激发，地表接收(上孔法)；③孔中激发，孔中接收；④孔中激发，孔底接收。1.测试设备除了振源外，单孔法波速测试的其他仪器设备与跨孔法基本相同。单孔法波速测试常选用的振源为剪切波振源，其优势波为SH波(SH波是一种剪切波，其质点振动方向平行于地面)和SV波，具有可重复性和可反向性。一般采用(图7-2)所示的激振方式：图7-2 单孔法的测试工作原理示意图2.测试方法现场测试工作包括如下内容：钻孔、设置振源和检波器、确定测点间距。(1)钻孔：钻孔附近地面应尽可能干净，钻孔时应尽量减少孔壁土扰动，待测孔钻到预定深度时，如地层软弱应下套管护壁，套管与孔壁间用灌浆和填砂法处理。(2)设置振源：用敲板法作振源时，在距孔口1.0～3.0m处放置一长度2.0～3.0m的木板或混凝土板，并与地面贴紧，上压5kN左右的重物，以防止板的滑移。板的中垂线应通过孔口，用锤沿板纵轴从两个相反方向水平敲击板端以产生水平剪切波。当板中心的高程与孔口相差较大时，应量测并记录下来，以便作修正之用。(3)设置检波器：当检波器在孔内不同深度处接收剪切波时，应将其固定在孔壁。当只需测定地层中的P波时，检波器就不一定要和孔壁贴紧，但在这种情况下，孔中必须注满水或泥浆。有时为了整理资料上的方便可将两只检波器同时放入孔中。根据它们的间距，用两个检波器接收同一激振下初至波传播的时差来计算波速，提高分析精度。(4)测点间距的确定：测点间距原则上应使相邻两点时间差大于记录上可读精度。对于土层，一般以0.5～2.0m为宜。当有较薄夹层时，应适当调整测点间距使得薄夹层中至少布置两个测点。3.测试资料的整理单孔法波速测试时，P波和S波识别方法与跨孔法相同。但当振源激发点距孔口距离较大时，应作修正。其方法是将实测斜距行走时间(t)按式(7-6)换算成垂距行走时间(t′)：土体原位测试与工程勘察式中：t′为修正后的垂距行走时间(s)；t为在记录上读取的斜距行走时间(s)；h为孔中检波点距孔口距离(s)；x为孔口距振源激发点的距离(s)。
