S
m 波器，前者的固有频率为4.5Hz，后者为100Hz。
18m 第 l 期检测区
b. 测线的布置及测点编号
-
观测系统示意图
瑞雷波探测的工程实例
——漳州后石电厂地基强夯效果的检测

有效探测深度和工作频段的控制 按 f = VR / R， VR =200 ms-1 考虑
Geophone for time break Source P- and Swaves No.1 No.2 Boreholes Receiver 1 P- and Swaves No.3 Receiver 2
t / ms
-6 -3 0 3 6 9 12 15 18
P
S S
A
P P
B
C
S
-6 -3 Βιβλιοθήκη 3 6 9 12 15 18 横波波速 VS
VS
式中， — 拉梅常数； — 介质密度； — 剪切模量；E — 杨氏模量
岩土体弹性波速的意义

弹性波波速与介质物理参数的关系
E (1 )(1 2 )

E 2(1 )
— 泊松比
将以上表达式代入弹性波速公式得：
VP
E (1 ) (1 )(1 2 )




频散曲线是描述相 度随波动频率变化 速 群速度（group velocity） 度 与 波 动 频 率 的现象 单一频率成分的波 （波长、波数）之 频散特征是指相速 频 散（dispersion） 动传播所对应的波 间关系的曲线 度与波动频率之间 速，称为相速度 各种频率成分的波 关系的其变化 频散曲线（curve of dispersion） 动相干叠加后的宏 频散特征（feature of 观波动传播速度， dispersion) 称为群速度
建筑构件测试

岩体波速测试

场地土层波速测试

Time break
Blaster
Amp
A B Weight
Recorder
measuring the travel time of P- and S-waves, the distance from the source to the receivers, along the wall of a single borehole. Determining the elastic
30
Z/m
北京奥林匹克公园主山钻孔波速测试波形图
岩土体波速测试的方法

仪器设备
贴壁测试波形及解释结果
岩土体波速测试的方法

仪器设备
现场测试工作示意
TB-I贴壁式波速测井仪
测试计算原理
岩土体波速测试的方法

测试方法概览
岩土样品测试

穿透法 穿透法、跨孔法、面波法 穿透法、跨孔法、面波法 单孔法、跨孔法、面波法
1 VP1=300ms1; VP2=450ms1; VP3=700ms ; 1 VS1=100ms1; VS2=150ms1; VS3=225ms
f / Hz
瑞雷波探测的原理

均匀各向同性层状介质频散曲线
（3）四层介质模型
d3=5m
VR / ms-1
1200
四层介质模型参数
R = VR / f
2.0
瑞雷波在深度方向的衰减
自由表面 第1层
x
界面（1）
界面（2） 界面（3）
第2层
第3层 第4层
……
第m1层 第m层 第m1层
……
界面（m1） 界面（m）
第n1层 第n层 z
界面（n1）
均匀、各向同性层状介质模型
瑞雷波探测的原理

均匀各向同性层状介质频散曲线
VR / ms-1
0.4
0.8
1.2
U
0.4
W
=0.499
=0.48
=0.45 =0.40 =0.35 =0.30 =0.25 =0.20 =0.15 =0.10
0.8
Z / R =
1.2
W / W0 = 1 / e
U — 水平位移振幅
1.6
W — 垂直位移振幅
z R
Borehole
Hammering
Time break Rod Pump Amp Recorder
Also called method.
the
“cross-hole”
Requires two or more boreholes.
generating seismic waves in one hole and detecting their arrival in adjacent holes. Velocity distribution in the rock mass is measured between boreholes according to the travel times of P- and S-waves and distance from source to receiver.
岩土体波速测试的方法
岩土体波速测试的方法
孔内液体
钻孔 电缆

仪器设备
激振器
孔壁土体 P波初动 S波初动
VS
检波器1
t1 VS
检波器2
t2
P波初动
悬挂式钻孔波速测试仪工作原理示意图
XG-I悬挂式波速测井仪
岩土体波速测试的方法
第1道
T / ms
第2道
T / ms

仪器设备
5
10
15
20
25
单孔悬挂测试波形
d1=1m; d2=2m; d3=5, 10, 15, 20m;
1000
d3=10m d3=15m d3=20m
800
1=2.4gcm3;
2=2.4gcm3;
3=2.6gcm3;
VS3=808ms1;
600
VP1=800ms1; VP2=1000ms1; VP3=1400ms1;
VS1=462ms1; VS2=577ms1;
0 1 10 100 1000 10000
400
4=2.8gcm3; VP4=2000ms1; VS4=1154ms1
f / Hz
瑞雷波探测的原理 根据速度—深度曲线定性解释
所得到的岩土体分层大致情况 建立岩土体初始分析模型；然 实测瑞雷波频散曲线的解释 后根据波动理论计算岩土体初 V / ms V / ms 始分析模型的频散曲线并与实 V / ms 80 120 80 120 160 200 240 240 速度—深度剖面法 160 200 240 0 0 测频散曲线相比较，不断调整 200 1 1 修改岩土体分析模型的参数使 =V /f H = 10 10 160 频散曲线拟合法 理论频散曲线不断靠近实测频 120 100 100 散曲线；在理论曲线与实测频 80 1000 1000 0 1 10 100 1000 散曲线之间的误差满足一定精 /m H/m f / Hz 度要求的条件下即可将最后修 瑞雷波探测资料解释的速度—深度剖面法示意 定的岩土体分析模型作为面波 探测的岩土体解释结果。 R R R 1 1 1
f / Hz
瑞雷波探测的原理

均匀各向同性层状介质频散曲线
VR / ms-1
240
（2）三层介质模型
d2=2m
200
d2=5m
160
三层介质模型参数
d1=1m; d2=2, 5, 7m;
d2=7m
120
1=1.8gcm3;
2=1.9gcm3;
3=2.0gcm3;
80 0 1 10 100 1000 10000
面波法

稳态面波法

测定面波的相速度VR
激振器 检波器3 检波器2 检波器1
x t
VR = x / t
面波法

瞬态面波法

瞬态面波由多种频率 成份叠加而成 将各测点上的瞬态面 波分解为一系列的单 频面波 按稳态法求相速度
震源
面波成分


瑞雷波检测示意图
面波法

有关面波的几个基本概念
频散是指波传播速 相速度（phase velocity）
t / ms
Example waveforms of wave velocity test in a single borehole
t = 0.3 ms, t P = 1.6ms, t S = 5.4ms
A: vertical component of measured wave; B, C: horizontal component of measured waves stimulated in two opposite directions
纵波传播速度最快，一般为初至波（检波器耦合良好、无 噪声干扰条件下，在波速观测系统中，纵波到达之前观测 点处的介质应该处于静止状态），所以在地震记录波形中 纵波波形清晰可辨。而横波传播速度小于纵波速度，所以 为续至波，在地震记录波形中横波初至波形一般叠加在纵 波的延续波形中，初至时间难以确定。
需要根据具体观测条件采取相应的技术措施获取横波走时。
加固深度：H 8m
瑞雷波探测的工程实例
1 2 3 4 S ——漳州后石电厂地基强夯效果的检测 2.75m 5 4m 4m 检波器 6
4m
4m
4m

激发点 观测系统和仪器设备
a. 测
纵线
线
测线布置：控制点密度的要求为每1000m2布设3 n
个测点
横线
m 横线编号 仪器设备：SWG多波地震探测仪，配套的检波器 n 纵线编号 18m 测点 lmn 为西安石油仪器厂生产的SSJ-4.5、SQJ8-100型检