常用剪切波波速
剪切波速的应用
剪切波速的应用 1．划分场地土类型根据场地剪切波速进行土层类评价是剪切波速最直接的应用方法。
对于软弱土场地，往往需要改良处理，处理前后对场地层剪切波速进行测量对比，可以评价改良处理的效果。
2. 在地震小区划中的应用a)在地震小区划的工作中，将土层中波的传播速度与土层密度的乘积称为地震刚度。
观察表明场地的烈度调整依赖于该场地上层的地震刚度。
选择一个标准地和有关参数与研究场地比较，可得出烈度调整经验公式：式中为烈度增减量；和分别为研究场地与标准场地的卓越频率；Vs1 和 Vs0 为两者的横波速。
用这种方法调整场地烈度称为地震刚度过。
b)土层的平均剪切模量是衡量具体场地上土质条件的一个有效参量，它与地震灾害存在某种定性关系，平均剪切模量用G0 表示，其定义为：式中是第 i 层土的动剪模量；，是所考虑土层的有效厚度。
用这种方法研究场地称为平均剪切模量法。
c)场地上层的许多性质与土层的固有周期有关。
获得土层的固有周期除了实测外，还有许多似估算方法，下面的公式是一种各土层剪切波速加权平均法。
式中为平均剪切波速； Ts 为上层固有周期。
3．判断场地液化目前国内外已有几种根据剪切波速判断场地液化的公式下。
下面介绍两个公式：a) 基于室内试验资料和野外观测得到的经验，直接由剪切波速液化判别式：式中 Vscr ——为液化临界剪切波速，当实测剪切波速 Vs<Vscr 时判为液化；hs――为砂层或粉土层埋深；Vs1——为深度为1m处液化临界剪切波速，其与土层烈度有关。
b)利用剪切波速 Vs与标准贯入度N的相关性，可以把以 N为判断液化的判别式转换为Vs 的判别式。
现场研究给出的公式为：4．计算场地土层的动弹性模量弹性波速与弹性波传播介质的弹性模量有关，当近似考虑土层为弹性性质时，利用场地的实测波速，可以计算土层的弹性模量。
利用波速计算出的弹性模量称为动弹性模量。
计算动弹性模量公式有：弹性模量：E=[ p Vs2(3Vp2-4Vs2)] /(Vp2-2Vs2)剪切模量：G= p Vs2泊松比：Y =(Vp2-2Vs2)/ (2Vp2-2Vs2) 剪切波速还是计算场地土层地震反应的基本参数，这方面的应用可参考其它文献。
剪切波速测试方法及计算说明
1）土层剪切波速Vs 的测定
本次剪切波速测试主要技术依据为：中华人民共和国国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)，天津市工程建筑标准《岩土工程技术规范》DB29-20-2000。
波速测井法采用孔中激振孔中接收法，由电源供给脉冲电流，在钻孔中使用电磁震源激发，当震源向井壁作用一冲击力后，沿井壁地层有P 、S 波向下传播，在井孔震源下方悬挂有两个检波器，P 、S 波传播到检测器位置时，通过井液耦合，检测器把P 、S 波的初至时间和振动波形转换成电信号，由两道P 、S 波的初至时间差可计算两道间地层的波速值，然后传输到仪器进行滤波放大，由多路电子转换开关将已放大的模拟信号进行采样保持，经A/D 转换器转换为相应的数字信号，通过微机对数字信号进行分析处理，显示测试结果。
仪器设备采用XG-I 型悬挂式波速测井仪，该测井仪主要由主机、井中悬挂式振源、探及连接电缆、信号电缆、触发电缆、探头供电箱等组成。
2）剪切波速测试结果
根据剪切波记录及两通道剪切波相关曲线，确认各测点剪切波速，并进行波速分层，计算出各层的剪切波速及等效剪切波速，确定场地土类型及场地类别。
依据天津市工程建筑标准《岩土工程技术规范》(DB29-20-2000)，地下20m 范围内，按下列公式计算土层等效剪切波速。
∑===n
i si i sc v d t t
d V 10// 式中：
-sc V 场地土层的等效剪切波速；
-
0d 场地评定的计算深度(m)，取覆盖层厚度(v d 0)或20m 两者较小值； -t 剪切波由地表到达计算深度处的时间(s)；
-i d 计算深度范围内第i 土层的厚度(m)；
-n 计算深度范围内土层的分层数；
-si V 计算。
剪切波速汇报
剪切波速剪切波速是区别土动力学和土静力学的一个主要物理量。
它反映了土在动力影响下的惯性作用和波传行为。
因此也是反映土体在地震作用下行为反应的一个重要物理量。
土层的剪切波速Vs只与组成土层的骨架的性质有关, 而与孔隙中的充填物无关, 这是由剪切波的运动特点所决定的, 剪切波是由介质的质点垂直于传播方向的振动形式向前运动的,即后一个质点的振动是由前一个质点的振动产生的剪切作用力所推的。
剪切波的这一传播特性决定了它不能在气体或液体中传播, 因此, 剪切波速Vs与介性中是否含有气体或液体无关, 而只与土层骨架的性质有关。
土层的骨架性质变化是一个漫长的缓慢的渐变过程, 其性质是相对稳定的。
对于一种特定的土层而言, 它有比较稳定的剪切波速值, 它几乎不受时间及自然条件的影响。
所以, 剪切波速是衡量土层物理力学性质的一项硬指标。
在工程试验中，通常假定所试验的土层位均匀土层，或者各层均匀土体，在这种土体中，远离任何边界的波动，存在两种基本莫泰：压缩波（P波）和剪切波（S波），他们的传播速度取决于弹性介质的刚度和质量密度，即：V p=M=E1−υ（1）V s=Gρ（2）其中ρ为土体质量密度，M、G和E分别是约束、剪切模量和杨氏模量，υ为泊松比。
而在均质各向同性线弹性材料具有独特的弹性性质，因此知道弹性模量中的任意两种，就可由换算公式求出其他所有的弹性模量，由以上两公式知，我们以杨氏模量E和泊松比υ为变量，那么剪切模量G就可以表示为：G=E2(1+υ)（3）那么（2）式可变为：V s=E1（4）对比（1）式和（4）式，压缩波（P波）波速V p和和剪切波（S波）波速V s有公共因子 Eρ，因此归一化后，可得压缩波（P波）波速V p和和剪切波（S波）波速V s随泊松比变化的趋势图（图1），土层泊松比的取值范围是0.3~0.5。
图1. 压缩波（P波）波速V p和和剪切波（S波）波速V s随泊松比变化的趋势图由图1可以清晰地看出压缩波（P波）波速V p和和剪切波（S波）波速V s随泊松比的变化趋势，显然剪切波（S波）波速V s基本没有变化。
四类场地剪切波速要求
四类场地剪切波速要求
剪切波速是地球物理学中的一个重要概念，用于描述地下介质中的
波动传播速度。
不同类型的场地，比如土壤、岩石、沉积物和岩层，
其剪切波速的要求也有所不同。
1. 土壤场地：土壤是由颗粒、水分和空气组成的天然外围地球的表层。
在土壤场地中，剪切波速要求较低，通常在50-300米/秒的范围内。
这是因为土壤是一种相对较松散的介质，其中颗粒之间存在较大的孔
隙度。
因此，剪切波速较低，不同介质的界面反射和散射现象较为明显。
2. 岩石场地：岩石是固态地壳的主要组成部分，具有较高的密度和
强度。
在岩石场地中，剪切波速要求较高，通常在2000-4000米/秒的
范围内。
岩石的坚硬性和密实性使得在其内部的波动传播速度更高，
且反射和散射现象相对较弱。
3. 沉积物场地：沉积物是由河流、湖泊和海洋等水体运输沉淀下来
的松散堆积物。
在沉积物场地中，剪切波速要求较低，通常在200-1000米/秒的范围内。
沉积物的物理性质与土壤类似，也具有较大的孔
隙度，因此剪切波速相对较低。
4. 岩层场地：岩层是由多个岩石层次组成的地下构造。
在岩层场地中，剪切波速要求较高，通常在3000-6000米/秒的范围内。
由于岩层
的密实性和坚硬性，波动传播速度相对较高，散射和反射现象相对较弱。
不同类型的场地对剪切波速有不同的要求。
了解和评估场地的剪切
波速特性，对地震研究、工程规划和土木建筑等领域具有重要意义。
通过准确测量和分析剪切波速，可以更好地理解地下介质的性质和结构，为相关工程和科学研究提供依据。
剪切波速计算
剪切波速计算1 前言剪切波速是指介质中横向波的传播速度，是地球物理学中非常重要的一个参数。
在勘探地球物理学中，我们常常需要使用剪切波速来研究地下介质的性质、结构和油气等资源的储存情况。
本文将详细介绍剪切波速计算的基本原理、方法和实际应用。
同时，也将讨论剪切波速计算中可能遇到的一些问题和解决方法。
2 剪切波速的基本概念和表达式在介绍剪切波速计算的方法之前，我们需要先了解一下剪切波速的基本概念和表达式。
剪切波速通常用Vs表示，它是指介质中横向波的传播速度。
对于一个均质、各向同性的介质，其剪切波速可以用以下公式来表示：Vs = √(G/ρ)其中，Vs表示剪切波速，G表示介质的剪切模量，ρ表示介质的密度。
剪切模量是指介质在受到剪切应力作用下所产生的应变和应力之间的比值。
它是介质的一种弹性模量，通常用G来表示。
3 剪切波速计算的方法在实际应用中，我们通常是通过地震勘探数据来计算介质中的剪切波速。
假设我们已经得到了地下介质中的地震波数据，那么可以通过以下方法来计算剪切波速：1. 首先，我们需要利用上述公式计算介质的剪切模量G。
这可以通过地震勘探中的横波数据进行计算。
2. 接下来，我们需要计算介质的密度ρ。
这可以通过在地下钻探中获得的岩心样品进行实验测量得到。
3. 将计算得到的剪切模量G和密度ρ代入公式Vs = √(G/ρ)中，即可得到介质的剪切波速Vs。
可以看出，剪切波速的计算方法相对简单、直接，且具有较高的准确性。
因此，在地球物理学中被广泛应用。
4 剪切波速计算中可能遇到的问题及解决方法在进行剪切波速计算时，我们也可能会遇到一些问题，其中比较常见的问题包括：1. 岩石的非均质性和各向异性可能影响剪切波速的测量结果。
2. 岩石中的流体、裂隙等因素也可能影响剪切波速的测量结果。
针对这些问题，我们可以采取以下措施：1. 尽可能地获取更多的地震数据，以提高剪切波速计算的准确性。
2. 对于岩石的非均质性和各向异性等因素，可以采用更加高级的地震勘探技术和计算方法，如横向地震波反演等方法。
剪切波速计算表
t s
d0 m
K2
3-1 3-2 3-3 1
200 140 110
250.0 190.0 160.0 100.0
0.1156
20.0
K5
3-1 3-2 3-3 1 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6
200 140 110
250.0 190.0 160.0 135.0 230.0 180.0 230.0 450.0 500.0 1.0
0.1170
20.0
0.0708
15.5
1. 剪切波在各层的传播时间计算公式为ti=di/vsi； 注 2. 土层等效剪切波速计算公式为vse=d0/t ； 3. 计算深度d0取覆盖层厚度和20m二者的较小值。
览表
土层的 等效剪 切波速
vse m/s
173
171
218.84 土层的等效剪切波速按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第4.1.5条 式中Vae--土层等效剪切速度（m/s） d0--计算深度（m），取覆盖层厚度和20m二者的较小值 t--剪切波在地面至计算深度之间的传播时间 di--计算深度范围内第i层土层的厚度（m） vsi --计算深度范围内第i层土的剪切波速（m/s） n--计算深度范围内土层的分层数
fak kPa
vsi m/s 100.0 —— 软弱土 中软土 中软土 中软土 软弱土 中软土 中软土 中软土 软弱土 中软土 中软土 中软土 中硬土 中硬土 软弱土
ti s 0.0290 0.0288 0.0216 0.0363 0.0310 0.0256 0.0279 0.0325 0.0259 0.0157 0.0106 0.0087 0.0100 0.0000 0.0000
剪切波速度
剪切波速度
剪切波速度是指地震波在地球内部沿着岩石层面传播时的速度。
它是地震学研究中的重要参数，可以帮助科学家理解地球内部的结构和物理性质。
剪切波速度取决于岩石的密度、弹性模量和剪切模量等因素。
在地球内部，随着深度的增加，岩石的密度和压力也会增加，因此剪切波速度也会逐渐变快。
另外，不同类型的岩石具有不同的剪切波速度，这也是科学家们能够区分地球内部不同层次的重要手段之一。
测量剪切波速度的方法有很多，常用的包括地震波速度剖面法和钻孔测量法等。
这些方法可以获得地球内部不同深度的剪切波速度数据，从而揭示地球内部的物理结构和性质，对地球科学研究具有重要意义。
总之，剪切波速度是地震学研究中的重要参数，它可以帮助科学家们了解地球内部的结构和物理性质，为地球科学研究提供重要的参考和支持。
- 1 -。
常用剪切波波速
常用剪切波剪切波波速成果图相关公式编辑剪切波速测试单孔法压缩波或剪切波从振源到达测点时间得确定,应符合下列规定:（1）确定压缩波得时间，应采用竖向传感器记录得波形；（２)确定剪切波得时间，应采用水平传感器记录得波形。
压缩波或剪切波从振源到达测点得时间,应按下列公式进行斜距校正：式中T —-压缩波或剪切波从振源到达测点经斜距校正后得时间(s）（相应于波从孔口到达测点得时间）；TL —--—压缩波或剪切波从振源到达测点得实测时间（ｓ)；K --斜距校正系数;H -—测点得深度（m)；H0 —-振源与孔口得高差（m），当振源低于孔口时,H０为负值;L —-从板中心到测试孔得水平距离（m）。
时距曲线图得绘制，应以深度Ｈ为纵坐标，时间T为横坐标。
波速层得划分，应结合地质情况，按时距曲线上具有不同斜率得折线段确定。
每一波速层得压缩波波速或剪切波波速,应按下式计算:式中V-—波速层得压缩波波速或剪切波波速（m/s)；△H——波速层得厚度(m)；△T——压缩波或剪切波传到波速层顶面与底面得时间差(s）。
剪切波速测试跨孔法压缩波或剪切波从振源到达测点时间得确定，应符合下列规定:（1）确定压缩波得时间，应采用水平传感器记录得波形；（2)确定剪切波得时间，应采用竖向传感器记录得波形。
由振源到达每个测点得距离,应按测斜数据进行计算。
每个测试深度得压缩波波速及剪切波波速，应按下列公式计算:式中ＶＰ—-压缩波波速（m/ｓ）;VS——剪切波波速(m/s);TP1—-压缩波到达第1个接收孔测点得时间(s);TＰ２——压缩波到达第2个接收孔测点得时间(s)；TＳ1—-剪切波到达第1个接收孔测点得时间（s)；TS２——剪切波到达第2个接收孔测点得时间（s);S１——由振源到第1个接收孔测点得距离（ｍ）S2——由振源到第2个接收孔测点得距离(m)△S——由振源到两个接收孔测点距离之差(m）。
［1]卓越周期得计算《高层建筑岩土工程勘察规程ＪGJ７２－2004》条文说明［2］规范重点摘录编辑剪切波速土得类型划分与剪切波速范围波速2、5倍得土层,且该层与其下卧岩土得剪切波速均不小于４００m/s时，可按地面至该土层顶面得距离确定。
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常用剪切波
剪切波波速成果图
相关公式编辑
剪切波速测试单孔法
压缩波或剪切波从振源到达测点时间得确定,应符合下列规定:
(1)确定压缩波得时间,应采用竖向传感器记录得波形;
(２)确定剪切波得时间,应采用水平传感器记录得波形。
压缩波或剪切波从振源到达测点得时间,应按下列公式进行斜距校正:
式中T——压缩波或剪切波从振源到达测点经斜距校正后得时间(s)(相应于波从孔口到达测点得时间);
TL ———-压缩波或剪切波从振源到达测点得实测时间(s);
Ｋ——斜距校正系数;
H ——测点得深度(m);
H0——振源与孔口得高差(m),当振源低于孔口时,H0为负值;
Ｌ—-从板中心到测试孔得水平距离(ｍ)。
时距曲线图得绘制,应以深度Ｈ为纵坐标,时间T为横坐标。
波速层得划分,应结合地质情况,按时距曲线上具有不同斜率得折线段确定、
每一波速层得压缩波波速或剪切波波速,应按下式计算:
式中V-—波速层得压缩波波速或剪切波波速(m/s);
△H——波速层得厚度(m);
△Ｔ--压缩波或剪切波传到波速层顶面与底面得时间差(s)。
剪切波速测试跨孔法
压缩波或剪切波从振源到达测点时间得确定,应符合下列规定:
(1)确定压缩波得时间,应采用水平传感器记录得波形;
(2)确定剪切波得时间,应采用竖向传感器记录得波形。
由振源到达每个测点得距离,应按测斜数据进行计算。
每个测试深度得压缩波波速及剪切波波速,应按下列公式计算:
式中VP——压缩波波速(m/ｓ);
VS—-剪切波波速(m/s);
TP1——压缩波到达第1个接收孔测点得时间(ｓ);
TP２——压缩波到达第2个接收孔测点得时间(s);
ＴS１——剪切波到达第1个接收孔测点得时间(s);
ＴＳ２—-剪切波到达第2个接收孔测点得时间(s);
S1-—由振源到第１个接收孔测点得距离(m)
S2——由振源到第２个接收孔测点得距离(m)
△S--由振源到两个接收孔测点距离之差(ｍ)、［1]
卓越周期得计算
《高层建筑岩土工程勘察规程ＪGJ72－20０4》条文说明
［2］
规范重点摘录编辑
剪切波速土得类型划分与剪切波速范围
００m/s得土层顶面得距离确定、
２当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速２.5倍得土层,且该层与其下卧岩土得剪切波速均不小于400ｍ／s时,可按地面至该土层顶面得距离确定。
ﻫ３剪切波速大于500ｍ/s得孤石、透镜体,应视同周围土层、ﻫ 4 土层中得火山岩硬夹层,应视为刚体,其厚度应从覆盖土层中扣除。
来源:
《建筑抗震设计规范》(GB５00１1--２01０)［３]。