波速测试钻孔技术要求
隧道岩石声波波速测试
附件一、项目来源受某院委托，我院承担安包隧道项目工程地质钻孔声波波速测试工作。
二、任务与目的岩石声波波速测试，用于划分岩体风化壳及其强度评价、深部地层软弱结构面、破碎带埋深及岩溶发育特征的勘查，计算钻孔岩石完整性系数，判别钻孔岩层的完整性。
三、波速测试工作情况我院于2016年11月18日进场开展测试工作共完成了3个钻孔的波速测试工作，共完成310.25m的波速测试，具体工作量统计见表1.3.1所示。
四、声波波速测试原理与方法技术声波检测技术中有三个声学参量，即声速、声波波幅及频率，可对介质的物性做出评价。
各声学参量简述如下：①声速与弹性力学参数的关系：当测取岩体的纵波及横波声速Vp与Vs，并已知岩体密度ρ的情况下，便可以获取岩体的动弹性模量E、剪切模量G和泊松比б，从而做出对岩体的动力学特征做出评价。
②声速岩体完整性指数：可用纵波评价岩体的质量，可用岩石样本的纵波波速Vpr与岩石的纵波平均声速Vpo测算出岩体的完整性指数Kv。
由完整性指数，可对岩体的工程力学性质进行分类。
③声速与岩体的裂隙：当波动的前方有裂隙存在时，在裂隙尖端所产生的新的点振源浆可绕过裂隙继续传播，形成波的“绕射”。
绕射的过程声线“拉”长，声时加长，使视声波降低，故声波不仅可对岩体的风化程度加以划分，对岩体中存在的裂隙有着极为敏感的反应。
④声波与岩体结构的关系：声波在整体块状结构中得传播速度最快，在层状结构、碎裂状结构、散体结构中，由于裂隙发育程度不同，声波在这种非均质介质中传播，将会在不同的波阻抗界面产生波的折射、反射、波形转换等，使波速拉长，从而使声波随结构的复杂而降低。
由测试对象及测试目的的不同，声波测试有多种方法，具体有投透射法、折射法、反射法等。
其中折射法—单孔一发双收声测井法主要用于岩体风化壳划分及强度评价、深部地层软弱结构面、破碎带埋深及发育特征的勘查。
根据本项目特点，采取单孔一发双收声测井进行检测。
工作方法如右图所示：五、声波波速测试岩土划分依据计算岩体的完整性系数Kv：Kv=（Vpr①∕Vpo②）2①Vpr－在钻孔岩体各个岩性分段中测得的纵波波速平均值；②Vpo－选用本场地各钻孔各岩性分段的新鲜岩样纵波波速。
孔内剪切波速测试
孔内剪切波速测试孔内剪切波速测试是一种用于测量材料内部剪切波速的非破坏性测试方法。
它可以用于评估材料的弹性性能和结构完整性，广泛应用于土木工程、地质勘探、岩石力学等领域。
孔内剪切波速测试是通过在被测材料内部钻取孔洞，并通过特定仪器测量孔洞内剪切波的传播时间来得到材料的剪切波速。
这种测试方法的原理基于剪切波在材料内部传播的速度与材料的物理性质有关。
材料的密度、弹性模量以及孔洞的大小和形状等因素都会影响剪切波的传播速度。
在进行孔内剪切波速测试之前，需要先在被测材料内部钻取孔洞。
通常使用的钻孔工具有钻孔机、钻杆和钻头等。
选择合适的钻孔工具和参数可以确保钻孔的准确性和稳定性。
钻孔的位置和数量也需要根据具体测试要求进行确定。
完成钻孔后，需要使用专门的测试设备进行孔内剪切波速测试。
这种测试设备通常由传感器、数据采集系统和计算机分析软件组成。
传感器用于接收和记录孔内剪切波的信号，数据采集系统用于将信号转化为数字信号并传输给计算机，计算机分析软件则用于处理和分析采集到的数据。
在进行孔内剪切波速测试时，需要注意以下几点。
首先，确保测试设备的稳定性和准确性，避免因设备问题导致测试结果不准确。
其次，钻孔的位置和数量需要合理选择，以保证测试结果的可靠性。
此外，测试过程中需要注意保护测试设备和被测材料，避免二者受到损坏。
孔内剪切波速测试的结果可以用于评估被测材料的弹性性能和结构完整性。
根据测试结果，可以计算出材料的剪切模量和剪切强度等参数，进而评估材料的力学性能和工程可用性。
此外，孔内剪切波速测试还可以用于检测材料的缺陷和损伤，帮助及早发现并修复问题，提高工程的安全性和可靠性。
孔内剪切波速测试是一种重要的非破坏性测试方法，可用于评估材料的弹性性能和结构完整性。
通过钻取孔洞并测量孔洞内剪切波的传播时间，可以得到材料的剪切波速，并根据此结果评估材料的力学性能和工程可用性。
这种测试方法在土木工程、地质勘探、岩石力学等领域具有广泛的应用前景。
钻孔波速测试介绍
钻孔波速测试介绍
一、进行波速测试时，钻孔中需要充水或泥浆，以保证耦合。
二、通常采用扣板法测试，即用24磅大锤先纵向、后横向分别敲击产生地震波。
测向敲击时，锤击点离井口2-3m，敲击垫板。
横向敲击时，需要准备长2m、宽30-40cm、厚15-20cm的木板，上面压重500kg以上进行采集，一定要保证木板被压紧，不能敲击时产生滑动。
采集时要左右两侧分别敲击采集两个记录。
木板材质硬的话可以直接敲板；若是板子不够硬，为了保证触发，需要在木板的敲击端紧密地绑一垫板，不能有空隙，最好做一个铁板用铆钉将其钉到板子上。
整块木板也最好能用铁丝进行编绕，这样木板不容易敲裂。
三、对于超过50米以上的深孔可以采取只纵向敲击一次的方法进行测试。
四、正反向敲击时，纵波相位不变，但横波相位会改变，可以根据这个特点判断横波的初至。
五、实测时，系统连接以后，要先在地面上检查一下各部分是否完好，再下到井中。
六、参数设置：3道，100 s，采样点数可取得大一点以保证记录长度。
北京市水电物探研究所
2009-8-31。
波速测试
工程名称：沧源佤王子商务酒店项目深度范围(m) 岩土名称纵波波速Vp(m/s)横波波速Vs(m/s)动泊松比μd土的类型纵波Vp、横波Vs直方图钻孔波速测试成果说明0.0-0.80 回填土521 164 0.47 中软土VS VP 1、波速测试采用单孔叩板检层法，该孔测点数共为50个测试点。
根据《地基动力特征测试规范》（GB/T50269-97）取各土层测点的平均值波速值作为该土层的等效剪切波速值。
2、各地层土的类型根据钻孔的实测剪切波测试结果及钻孔资料，该场地的覆盖层厚度小于50.00米。
所测钻孔的等效剪切波速为：钻孔ZK4Vse=227.01m/s该孔的等效剪切波速为Vse=227.01m/s3.根据中华人民共和国国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010年版）中有关剪切波速划分土的类型和判别建筑场地类别的规定，各地层土的类型划分见表中所列，本场地以中软场地土为主，整个场地的建筑场地类别为Ⅱ类。
0.80-5.40 粉质粘土612 212 0.43 中软土5.40-7.50 砾砂654 242 0.41 中软土7.50-15.00 粉质粘土632 231 0.43 中软土15.00-20.00 粉质粘土645 245 0.41 中软土工程名称：沧源佤王子商务酒店项目深度范围(m) 岩土名称纵波波速Vp(m/s)横波波速Vs(m/s)动泊松比μd土的类型纵波Vp、横波Vs直方图钻孔波速测试成果说明0.0-1.00 回填土510 155 0.47 中软土VS VP 1、波速测试采用单孔叩板检层法，该孔测点数共为50个测试点。
根据《地基动力特征测试规范》（GB/T50269-97）取各土层测点的平均值波速值作为该土层的等效剪切波速值。
2、各地层土的类型根据钻孔的实测剪切波测试结果及钻孔资料，该场地的覆盖层厚度小于50.00米。
所测钻孔的等效剪切波速为：钻孔ZK6Vse=223.21m/s该孔的等效剪切波速为Vse=223.21m/s3.根据中华人民共和国国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010年版）中有关剪切波速划分土的类型和判别建筑场地类别的规定，各地层土的类型划分见表中所列，本场地以中软场地土为主，整个场地的建筑场地类别为Ⅱ类。
地震钻孔技术要求
地震钻孔技术要求
一、按指定位置布设钻孔。
二、钻孔绝对深度为100米、基岩面+1米、剪切波速大于500米/秒三者中满足
其一的。
三、各孔2米一个测点做剪切波速测试。
四、在10-50米之间取代表土层原状样6组，做动三轴试验。
五、0-20m饱和粉土及粉砂做标贯试验和颗粒分析试验。
六、所有钻孔均测量地下水位。
七、对每个钻孔不同层位取土样做常规物理实验，包括：天然含水量、密度、比
重、饱和度、孔隙比、孔隙度、液限、塑限、塑性指数、液性指数、压缩模量、压缩系数、摩擦角及内聚力（快剪）等。
并对岩土物理力学性质做出综合分析。
八、成果报告包括钻孔位置图、柱状图、剪切波速测试结果及试验结果。
工程地质知识：地基动力波速测试跨孔法一般规定.doc
工程地质知识：地基动力波速测试跨孔法一般规定
1.测试场地宜平坦。
测试孔宜设置一个振源孔和两个接收孔，并布置在一条直线上。
2.测试孔的间距在土层中宜取2～5m，在岩层中宜取8～15m。
测试时，应根据工程情况及地质分层，每隔1～2m布置一个测点。
3.钻孔应垂直，并宜用泥浆护壁或下套管，套管壁与孔壁应紧密接触。
4.测试时，振源与接收孔内的传感器应设置在同一水平面上。
5.测试工作可采用下列方法：
（1）当振源采用剪切波锤时，宜采用一次成孔法。
（2）当振源采用标准贯入试验装置时，宜采用分段测试法。
6.当测试深度大于15m时，必须对所有测试孔进行倾斜度及倾斜方位的测试。
测点间距不应大于1m。
7.当采用一次成孔法测试时，测试工作结束后，应选择部分测点作重复观测，其数量不应少于测点总数的10%。
也可采用振源孔和接收孔互换的方法进行检测。
波速测试报告
批审审准：工程负责人：* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 有限公司****年**月**日核：定：***************** 有限公司技术人员于 /年 / 月 / 日对 ********* 场地内的 1、 7 号钻孔进行了现场波速测试工作，/年/月/ 日完成室内数据整理工作，提交波速测试成果报告。
(1)提供场地内地层的剪切波速度和纵波速度；(2) 提供土层及基岩动力学参数；(3) 划分场地土类型。
3.1 单孔法波速测试单孔法波速测试采用三分量检波器拾取信号、锤击重物压板作为激发振源。
纵波、剪切波激发位置距孔口均为 2 米，测点点距 1 米。
数据采集记录采用中国装备集团重庆地质仪器厂研制的 DZQ-24 道地震仪及相关配套设备，以测定岩土层纵、横波速度进而计算岩土体动力学参数。
采样周期：50μ s，采样长度： 200ms ，滤波：低通 240Hz 。
3.2 波速测试工作依据波速测试工作严格执行中华人民共和国国家有关规程、规范。
波速测试工作执行标准：(1) 《岩土工程勘察规范》( GB 50021-2001 ) ( 2022 版 )；(2) 《地基动力特性测试规范》( GB/T50269-97 )；(3)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2022)。
3.3 测试仪器设备(1)DZQ-24 道高分辨地震仪；(2) 三分量测井探头；(3)DELL 笔记本电脑。
4.1 单孔法波速测试测点纵波速度，剪切波速计算读取各测点纵波、剪波的初至旅行时间，按下式进行校正：ht= th2 + l2t：实测纵、剪切波旅行时间；t：校正后时间(弹性波自孔口传播到检测点的旅行时间)；h ：检测点深度；l：震源中心距孔口距离。
利用校正后的各测点时间，按下式计算：h hi +1 i即得第i 测点与第i +1 测点间的速度。
然后结合岩土钻孔的钻探情况，确定出每一岩土分层的平均纵波、剪切波速。
波速测试问题
图9－1 单孔法波速测试示意图
最近在静力触探试验中，有人利用安装在触探探头内 的拾振器观测由地面锤击引起的剪切波的速度。同时得到 锥头阻力、摩擦比和剪切波速度等资料。这种试验称为振 动触探试验(Seismic Cone Penetration Test，简称SCPT)， 装置如图9－2所示。
图7－1 典型的旁压曲线
井下剪切波锤是一种常用的机械性振源，可用于各类 土层。这种装置由一个固定的圆筒体和滑动重锤组成。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，就会在简 体和孔壁间产生剪切振动，松开钢丝绳，滑动重锤自由下 落冲击固定筒体。同样也会产生剪切振动。由于振源作用 力方向的改变，实际受到的Sv波初至相位差180°，这对 鉴别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。
二、基本原理
1．基本假定
（1）地下介质采用水平层状地层模型；
（2）剪切波速在水平方向为均匀分布，在垂直方向随 深度变化。
2．公式推导
设测点深度为hi，激震点距孔口距离为dx，则：
（1）正演公式
对于第1个测点：
L1
h1
cos1
剪切波达到测点1的走时：
t1
L1 Vs1
1
cos1
h1 Vs1
对于第2个测点：
3）压缩波：当波传播时，如果质点振动方向与波的传播方 向一致，称为压缩波； 剪切波：当波传播时，如果质点振动方向与波的传播方 向相互垂直，称为剪切波；
二、声波测试的适用性及分类
由于地下水的存在对剪切波波速不产生明显的影响 （压缩波影响很大）。所以，通常是测剪切波波速确 定土的动力特性。 波速测试可以采用单孔法、跨孔法和面波法。
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波速测试钻孔技术要求
依据岩土工程勘察课程试验要求，要求在新校区岩土实验室外场地钻探30米钻孔两个，每个钻孔的钻孔施工技术要求如下：
1.钻孔过程严格按照现行岩土工程勘察技术要求进行钻孔编
录、地下静水位的观察、不同地层的动力触探等，最终提交
完整的钻孔柱状图；
2.为保证孔壁稳定性，成孔后要求在孔内安装PVC管，PVC管
与孔壁周围要进行回填处理，以保证接触良好；
3.PVC管实施全孔封闭，出露地表部分高出地面10厘米，上同
样材料加盖保护；
4.以PVC管为半径中心，从地表往下开挖10厘米深，浇注直
径为100厘米的C20混凝土保护圈层；
5.以PVC管为半径中心处，从地表往上砌筑直径为60厘米，
高为30厘米的单分砖圆形井桶，进行水泥沙浆抹面处理，并
在上部加盖同样直径的钢筋混凝土盖（或水井盖）。