1T/NMRJ028—2025單孔剪切波速測試方法本文件規定了單孔剪切波速的測試方法。本文件所述的測試方法適用于50m深度范圍內的單孔剪切波速測試，要求鉆孔為直孔，即傾角為90°,傾角偏差3°以內的鉆孔可近似為直孔按照本文件方法進行測試。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T8170—2008數值修約規則與極限數值的表示和判定GB50011—2010（2016年版）建筑抗震設計規范GB50021—2001（2009年版）巖土工程勘察規范GB55002—2021（2021年版）建筑與市政工程抗震通用規范3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1彈性波elasticitywave應力波的一種，擾動或外力作用引起的應力和應變在彈性介質中傳遞的形式和傳播過程。在地層介質中傳播的彈性波可分為體波和面波。3.2壓縮波（P波）compressionalwave體波存在于整個介質體中，可分為縱波和橫波。其中，縱波又稱為壓縮波，其質點振動方向與波的傳播方向平行。3.3剪切波（S波）shearwave體波存在于整個介質體中，可分為縱波和橫波。其中，橫波又稱為剪切波，其質點振動方向與波的傳播方向垂直，橫波比縱波傳播速度慢。3.4波速測試wavevelocitytesting根據壓縮波、剪切波或瑞利波在巖土體內的傳播速度，間接測定巖土體在小應變條件下動彈性模量的原位測試。2T/NMRJ028—20253.5單孔法singleholemethod在一個垂直鉆孔內，自上而下（或自下而上）按地層劃分逐層檢測每一地層的壓縮波波或剪切波速度。3.6振源vibrationsource剪切波振源，要求具有偏振性，能產生優勢剪切波，并具有可反向性、重復性好和產生足夠能量等特點。3.7鉆孔drillhole利用鉆探設備向地下鉆成的直徑較小、深度較大的柱狀圓孔，又稱鉆井。3.8走時（T）traveltime剪切波從振源傳到觀測點所經過的時間。3.9波速（V）wavevelocity單位時間內某種一定的振動相所傳播的距離，稱為波速。4方法原理單孔法測試剪切波速，是在鉆孔附近設置振源，采用人工錘擊的方法產生縱波（壓縮波，P波）和橫波（剪切波，S波）。當剪切波在鉆孔中順序穿過不同性質的巖土層時，因遇到不連續構造面發生折射或反射，傳播速度發生變化。此時設在鉆孔中的檢波器接收到震動信號后將其轉換為電信號，即可拾取剪切波的傳播時間（走時）。以振源到檢波器間的直線距離作為傳播距離，則傳播距離與傳播時間的比值即為剪切波的傳播波速。測試示意圖如圖1所示。3T/NMRJ028—2025孔 器檢檢波器 木板tiL圖1剪切波速測試示意圖L5試驗準備5.1鉆孔按照測試探頭口徑的需要，鉆頭一般經常使用50mm~60mm、90mm~105mm、110mm~130mm，根據測井需要，鉆孔直徑應該比測試探頭直徑大30mm~50mm。要求井壁光滑，井徑變化較小，上下一致。在松散和結構復雜的地層鉆井，除了更換鉆具外，鉆進的速度也要適當控制以保證井壁質量。鉆孔應為直孔，即傾角應為90°,傾斜不能超過3°,否則測井資料的可靠程度大大降低。剪切波速應在拔出套管的條件進行測試。打完鉆孔后，應立即對鉆孔進行擴孔、泥漿護壁等工作，以上工作完成后立即進行剪切波速測試。要求在鉆孔完工后24h內完成剪切波速測試工作。5.2振源5.2.1采用人工錘擊木板的方式作為振源，沿木板縱軸從兩個相反方向分別水平錘擊木板產生剪切波。5.2.2在距孔口1m～2m處放置長約2m～3m、寬約0.3m～0.5m、厚約0.1m的彈性和韌性較好的木板。木板錘擊的兩頭可包上鐵皮或用一塊比木板截面稍大的鐵板墊在木板兩頭以便多次使用。5.2.3在木板下方鋪設砂土保證其與地面貼緊，上壓500kg左右的重物以防木板滑移，保證木板的中垂線通過孔口。5.2.4錘擊采用8磅或10磅大錘。4T/NMRJ028—20256現場測試6.1測點選擇初步勘察階段，大面積的同一地質單元測試鉆孔數不宜少于3個；詳細勘察階段，單幢建筑測試鉆孔數不少于2個，若測試數據變化較大可適量增加。6.2數據采集6.2.1平整場地。鉆孔附近地面應盡量可能平整。6.2.2放置木板。將地面整理平整后，鋪上一層砂子，再將木板放在平整的砂子上，上面壓上重物，使木板與地面緊密接觸。6.2.3采樣間隔。根據工程情況和地質分層合理設置，采樣間隔越密集，獲取的巖土層剪切波速信息越接近真實地層，但同時增加了工作量和工作成本。目前常用的采樣間隔是1m。6.2.4信號采集。儀器連接后，將測試探頭放入鉆孔，緩慢勻速下降，在孔內不同深度處接收剪切波時，應與孔壁貼合良好，停留約10s后進行測試從而避免泥漿擾動干擾。在探頭上配接鋼絲細繩，可增強抗拉性減少纏繞。對于有泥漿護壁的鉆孔，可從孔底由下至上測試，以免因泥漿沉淀卡住探頭。6.3注意事項6.3.1井孔應與木板長軸線垂直，即井孔到木板的距離相等，這是保證木板兩面敲擊后，剪切波恰好反向的基礎。6.3.2木板與表土層耦合的好壞直接關系波形采集的好壞。現場可在選定放木板的地方撒一層砂子，放上木板來回磨動，然后拿開木板，在有空缺處再撒砂子，反復數次可達到最佳效果。6.3.3測試時錘擊力要盡量保證水平。錘擊要干凈利索，避免二次或多次擊打。6.3.4隨著測試深度的增加，有效信號的頻率會有所降低，對數據的準確讀取有一定的影響。6.3.5隨著測試深度的增大，剪切波信號能量逐漸減小，單純增加激發能量也會增大噪聲的干擾。可以在選擇適當激發能量的同時，采用多次疊加的方法壓制噪聲，提高有效信號的幅度。6.4質量控制6.4.1遵循“二同二不同”原則，即按相同點位、相同儀器、不同時間、不同操作員的原則進行檢查觀測。檢查工作量一般應為總測點的3%，且不少于2個測點。檢查測量的總均方誤差不應大于5%。6.4.2對每個獨立的測點進行兩次測定，取其平均值。7資料處理7.1波形判讀7.1.1采集得到的波形由直達波、縱波、橫波三部分組成：a）直達波：從零時開始至直達波能量的到達，表現為一條帶有毛刺（干擾）的近似直線；b）縱波：從波的第一個初至起到第二個初至止，表現為小振幅高頻率；c）橫波：初至波到達后以橫波為主的部分，振幅大，頻率低。7.1.2根據正反兩個方向激發的橫波極性相反的特點，確定橫波的初至，讀取第一個剪切波到達的時刻為傳播時間。5T/NMRJ028—20257.2剪切波速計算7.2.1層速度由圖2所示的幾何關系進行推導，剪切波在第i層土中傳播的層速度為：Vi=Hi/(TiCOSαi-Ti-1COSαi-1)（1）式中：Vi——第i層土的剪切波速，米/秒（m/s）；Hi——檢波器置于孔中第i個測點時它與第（i-1）測點之間的距離，米（mTi——檢波器置于鉆孔中第i個測點時波的旅行時，秒（s）；αi——檢波器置于鉆孔中第i個測點時，它與激震點連線與鉛直方向的夾角，度(°)。h1T1V1h2T2T3V2h3T4V3h4V4hi圖2剪切波傳播速度計算示意圖7.2.2等效剪切波速等效剪切波速可按下列公式計算：Vse=d0/T（2）（3）式中：Vse——土層等效剪切波速，米/秒（m/s）；d0——計算深度，取覆蓋層厚度和20m二者之間的較小值，米（mT——剪切波在地面至計算深度之間的傳播時間，秒（s）；di——計算深度范圍內第i土層的厚度，米（mVi——計算深度范圍內第i土層的剪切波速，米/秒（m/sn——計算深度范圍內土層的分層數。7.2.3平均速度平均速度可按下列公式計算：6T/NMRJ028—2025V=d0/T（4）（5）式中：V——土層平均速度，米/秒（m/sd0——測試深度，米（mT——剪切波在地面至計算深度之間的傳播時間，秒（sdi——計算深度范圍內第i土層的厚度，米（mVi——計算深度范圍內第i土層的剪切波速，米/秒（m/sn——計算深度范圍內土層的分層數。7.2.4走時隨斜距的校正在實際測試中，振源與測試鉆孔間必定存在一定距離且可能存在高差，使剪切波的實際傳播距離與孔口至檢波器點位的直線距離產生偏差。因此，在數據處理時應考慮振源至孔口的距離因素，利用幾何關系消除傳播距離引起的誤差。校正后的走時計算公式為：式中：T’——剪切波從孔口到達測點的時間，秒（s）；T——剪切波從振源到達測點的實測時間，秒（sH——測點深度，米（mH0——振源與孔口的高差，米（mL——木板中心到孔口的水平距離，米（m）。8精密度8.1重復性 在重復性條件下，兩次測量結果的相對誤差ui應小于2m，其中，m表示設計的無位均方相對誤差（本試驗方法的設定值為3%）。ui的計算公式為：式中：Vi，Vi’——原始觀測與檢查觀測的波速值。8.2再現性在再現性條件下，檢查工作量一般應為測區總工作量的3%，且不少于2個測點。檢查測量的總均7T/NMRJ028—2025方誤差M不應大于5%。M的計算公式為：式中：M——總均方相對誤差n——參加統計計算的數據個數ui——諸受檢點的相對誤差（第i個參加評定的測點的相對誤差）9檢測報告9.1檢測報告應包括工程概況、方法名稱及編號、數據采集、資料處理、和檢測結論等內容。9.2工程概況。描述任務來源、具體任務、工作目的。9.3方法名稱及編號。《單孔剪切波速測試方法（T/NMRJ028—2025）》。9.4數據采集。描述工作所使用的的儀器及其參數指標；描述測線測點的布置情況。9.5資料處理。描述資料處理的方法；計算各鉆孔土層的層速度、平均速度、和等效剪切波速；繪制走時曲線。9.6檢測結論。參照附錄A土的類型劃分標準和附錄B建筑場地類別劃分標準，判斷土層類型和建筑場地類別。8T/NMRJ028—2025