浅议波速测试技术在岩土工程勘察中的应用【摘要】在新时期的岩土工程勘察中，波速测试技术作为地球物理勘探技术的主要分支，以及先进的地震勘探方法之一，而得到了日趋广泛的应用。

在岩土工程勘察中应用波速测试技术，有效解决了室内测试中可能出现的误差较大问题，而且可以用于动弹性模量、动剪切模量等工程动力学参数的计算，充分发挥了技术所具有的优势。

【关键词】岩土工程；勘察；波速测试技术；应用
随着我国社会经济的快速发展及国土整治工作的全面开展，自上世纪80年代以来，国内的岩土工程项目数量逐年增多，对于勘察技术的发展需求也更为迫切。

波速测试技术作为先进的工程物探技术之一，在现代岩土工程勘察中得到了广泛的应用，作为一项重要的测试与监测方法逐渐引起国内外岩土工程界的关注。

目前，波速测试技术在铁路工程、工业与民用建筑工程、水利水电工程、石油工程、冶金工程等岩土工程的地质勘探领域均得到应用，并且取得了较为理想的实际效果。

与传统的岩土工程勘探技术相比，波速测试技术可以用于压缩波、剪切波、瑞雷面波等在岩体中传播速度的原为测定，有效避免了室内测试中存在的误差较大及相关地质问题。

1、岩土工程勘察的重要性分析
为了保证岩土工程设计中各类地质参数的可靠性与准确性，必须认识到岩土工程勘察工作的重要性。

在岩土工程勘察中，勘察点
的布置不合理或分析不足可能造成很多的实际问题，例如：由于受到岩土工程勘察流程、结果等因素的影响，可能因基础设计方案过于保守而导致项目的总体成本增加，或者导致基础设计方案的安全度不足。

因此，在岩土工程的勘察工作中，必须根据现场条件及结构重要性等因素，选取相应的勘查技术手段。

但是在岩土工程的总体预算中，勘察费用所占的比例较小，如果及时获取满足基础设计要求的数据与资料，成为勘查人员面临的关键性问题之一，如果选用的技术手段不合理则可能导致勘察结果的准确定受到一定的影响。

由此可见，在岩土工程项目建设中，勘察工作的重要性是不容忽视的，直接关系到工程项目的整体设计方案与建设质量，对于工程项目施工现场与使用的安全性也会产生较大的影响。

2、波速测试技术概述
在岩土工程勘察中应用的波速测试技术主要是指通过波速确定地基土的工程指标或物理力学性质，是一种先进的岩土工程现场测试方法。

在岩土工程的勘察中，波速测试技术主要应用剪切波、压缩波、瑞利波的波速测试，以此进行场地类型的准确划分。

在波速测试技术的应用中，可以为动力机器基础设计提供必须的各类地基土动力参数，如：抗剪、阻尼、抗压、抗扭刚度、刚度系数等。

同时，在岩土工程勘察中应用波速测试技术时，还可以提供与地震反映分析相关的各类地基土动力参数，如：动剪切刚度、动剪切模量、阻尼比等，以此作为判断地基土液化可能性的依据，进而进行场地土特征周期的确定，对于场地类别也可以进行科学、合理的划分。

波速测试技术的主要应用原理为：固体介质受到外力的冲击时，介质受应力作用的影响会产生应变，作用于介质之上的应力消失后，应变与应力之间将失去平衡，应变则会在介质中以弹性波的形式，由介质中的质点逐步向周围传播，弹性波的成分较为复杂，其中主要有面波、体波，面波通常是在地层表面进行传播，其可分为：瑞雷波、拉夫波；体波又可以分为：压缩波、剪切波。

由于各种波在介质中的实际传播特征与速度不同，所以，在岩土工程的勘察中，应用波速测试技术的基础为岩土体的弹性特征，通过对于不同岩土层实际传播速度的测试，为岩土体动弹性参数计算提供必要的数据与信息，进而判定岩土体的实际工程性质，为岩土工程的设计工作提供更为可靠、科学的依据。

3、波速测试技术在岩土工程勘察中的应用
在岩土工程勘察中应用的波速测试技术通常的方法包括：单孔法、跨孔法等，其中单孔法因具有测试简便、只需打一个孔等优点，而得到了广泛的应用。

本文以单孔法为例，简要分析波速测试技术在岩土工程勘察中的应用，单孔法是指在一个垂直钻孔中进行岩土体波速测试的方法，也被称为弹性波速度测井。

根据震源及检波器在钻孔中的位置，可以将单孔法分为：孔底法、地表激发孔中接收法、孔中激发孔中接收法、孔中激发地表接收法等测试方法，其中地表激发孔中接收法较为常用，其主要原理为：通过地面激发的方式产生弹性波，在孔内利用检波器进行弹性波的接收与处理。

3.1 技术要求，在岩土工程勘探中应用单孔法应符合以下技术
要求：1）测试孔必须保持垂直；2）检波器必须固定于孔内的预定深度，并且保证与孔壁紧贴；3）根据实际需求选取地面激振或孔内激振方式；4）结合土层进行测试点的布置，相邻测试点之间的垂直间距以1-3m为宜。

在层位变化处应适当加密，尽量采取自下而上的逐点测试方法。

3.2 测试方法，在岩土工程勘察单孔波速测试技术的实际应用中，一般是由震源、记录仪器组成，检波器完全置于孔底以后，自底部向上依次进行地层界面的测试，气筒充气固定检波器的应用较多，保证其底部紧贴孔壁，地面部分则需使用木锤、铁锤等进行木板两端的水平敲击，敲击所产生的剪切波将经过地层传播至测试点，孔中的水平检波器将自动接收剪切波信号，通过电缆将相关数据传输至地震仪，并进行放大、储存与记录。

在岩土工程勘察的现场测试中，必须保证场地平整，激振板的长度约为2.5m、宽度约为0.3m、厚度约为0.1m，其与井口之间的距离应保持在1.5m左右，而且保证木板中的垂线经过井口中心，通过压上500-l000kg的重物，使得木板与地面之间紧密接触，以获得较为理想的的测试效果。

在岩土工程勘探中，分别敲击木板两端直至可以获得较为清晰的剪切波形为止，垂直敲击置于井口一侧的铁板以激发压缩波，测试点距离根据岩士分层的厚度而确定，通常为1m左右。

3.3 注意事项，在岩土工程勘探中，波速测试技术的应用原理与操作流程相对简单，但是在实际应用中仍然需要注意以下问题：1）信号质量与测试深度是保证测试结果准确性的关键，测试人员
必须注重合理采用增强、叠加等技术，以及增益与带通滤波；2）测试人员必须具备正确识别剪切波、压缩波的能力，由于压缩波的传播速度快于剪切波。

在激振板两端水平激发的过程中，剪切波的相位反向，而压缩波的相位则保持不变。

在与井口之间的距离保持一定的深度后，压缩波的振幅变小，频率变高，而剪切波的幅度则相对较大，频率也会相对较低，这是测试中应注意的技术问题之一；3）在波速测试技术的应用中，最小测试深度应尽量大于震源板、孔口之间的距离，以避免因浅部高速地层界面而出现折射波影响的问题。

特别是在场地出现混凝土、沥青硬化等现象时，可以在激振板底部均匀铺设一层中细砂或粉土，也可以保证较为理想的测试效果。

4、结论
综上所述，在岩土工程勘察中应用波速测试技术具有简便、经济、快速、分辨率高、应用范围广、准确等优点，在国内外的岩土工程勘察中得到了广泛的应用。

随着电子信息、数据处理与信号分析等现代化技术手段的广泛应用，波速测试技术必将为岩土工程的设计、施工与监测等提供更为可靠、全面的参数与依据，必须注重对于技术应用及相关问题的深入研究。

参考文献
[1]岩土工程手册编写委员会.岩土工程手册[m].北京，中国建筑工业出版社，2006.
[2]中华人民共和国建设部.岩土工程勘察规范[m].北京，中国
建筑工业出版社，2001.
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[4]周德泉，彭柏兴.岩土工程勘察技术与应用[m].人民交通出版社，2008.
作者简介：
丁兴华，出生年月：1987年03月03日，性别：男，民族：汉，籍贯（省市县）：江苏省兴化市，学历: 本科，职称：助理工程师，研究方向：岩土工程勘察，从事的工作：岩土工程勘察。