试论波速测试在岩土工程勘察中的应用

姚立强

摘要：城市规划布局的不断优化调整，基础建设产业的规模化、集成化发展，推进了岩土勘测技术的不断革新发展。波速检测作为现阶段岩土勘察领域常见的技术类型，能够准确、高效的对岩土环境的力学性质、地质结构等进行分析，得出精确的勘测结果。在此基础上，本文从波速检测的主要技术应用原理与类型出发，对波速岩土勘察技术的实践应用形式进行系统的探析，旨在为波速检测技术的深入研究与推广提供几点实践参考。

关键词：应用原理;技术类型;检测要点

当前阶段，利用波速技术对岩土工程地质环境进行勘测属于原位检测工程技术，由于弹性波在不同岩土环境中的传播速度存在差异性，可以利用测量数据对力学参数进行检测，对岩土力学性质、结构等进行分析，从而得出相对精确的检测结果。岩土工程在实际设计、建设阶段，通过波速勘测技术，可以有效对工程环境进行分析，对地质环境各项性质的分辨率更高、测量误差小，现阶段，在石油与矿物勘测、水利水电项目、铁路建设工程与相关工业建设领域等应用范围较广。

1.波速检测在岩土勘察工作中的应用原理与技术类型

波速检测在进行地下环境勘测时，由于测量范围广、检测数据精准等应用优势，是工程勘测领域的常见技术选择。现阶段，波速勘测的具体应用方法包括单孔检层法与跨孔检层法。

1.1波速检测的具体应用原理

岩土工程波速检测主要是利用脉冲源激震过程中产生的瑞雷面波，对一定范围的地质环境进行勘测。瑞雷面波叠加了非均匀平面波，在岩土层中的传播速度、特征等具有差异。其中，P波属于压缩波，传播速度相对较快;S波属于剪切波，相较于P波较慢。根据波速的差异性，可以在工程勘测现场装设三分量检波器装置，根据信号波传输时间、波形、传播距离、直达波到达时间等，依据不同波形地址传播的速度参数，对岩土环境物理性质、力学性能等进行测量、分析。

1.2目前岩土工程波速检测的主要技术类型技术

当前阶段，波速测试的主要技术应用类型可以分为四种，包括地表激发孔中信号接收法、孔中激发信号孔中接收法、孔中激发信号地表接收法、孔底接收法等。其中，第一种方法较为常用，首先，需要将检波装置装设到与地表垂直的钻孔中，然后，从地面激发弹性波，传播到钻孔中，由检波设备接收，根据实际测量数据，分析地质条件。地面震波的具体激发范式不同，形成的弹性波波形也存在差异，可以分为垂直波与剪切波两种。

需要注意的是，检波器在实际选择与安装过程中，应结合工程实际施工要求、环境条件等，确定孔的位置与深度。由于检波器设备在最初检测阶段接收的是弹性波，在接收信号后，需要将其传输到地震仪设备中，然后对接收的检测信号进行存储，并在此基础上，对测量数据进行分析、处理。因此，在具体的现场检测中，需要对地质进行科学分层，合理布置测量点，严格按照由下往上的测试原则。技术人员应顺应激振板纵轴延伸的方向进行敲击，从而获得3组S波信号。如果在进行P波检测时，激振的整体能量低于技术标准，技术人员应通过落锤、爆炸等处理对策，增强P波。反复测试后，最终确定测量值，保证勘测数据的准确性与全面性。

2.波速检测技术在岩土勘察中的具体应用

2.1检测目标与方案设计

由于工程实地勘察主要是对地质条件进行检测与分析的，因此，具体的波速测量目标包括：地基整体结构的稳定性、承载力、岩土性质与界限、物理学相关数据测定及地震效应、边坡情况等。基于工程实际地质环境，确定岩土勘测项目的波速检测应用技术，并结合设计方案，合理安排检测步骤，本文主要对单孔检测技术进行分析。

2.2实际测试流程

在实际岩土勘测的过程中，应结合测试要求、工程环境等，确定具体的钻孔位置，在完成钻孔工作工，将三分量传感装置装设到钻孔中，然后采用气囊、机械构件等部件固定设备，在距离钻孔1-3m左右的位置安装木板，压上重物，作为振源。在开展实践测试工作时，技术人员应以适当的力度，敲击木板两端，使涂层中激发出压缩波和剪切波，之后根据三分量传感器中记录下来的质点运动时程曲线来确定激发点与反相点。技术人员应及时对三分量传感器的装设位置进行调整，获取传感器不同深度的测量数值，对传播时间、波速、信号强度等进行检测，最终得出准确的测量数据。

2.3测试技术的应用要点

波速测试在岩土勘测工程中能够有效降低测试数据误差，但在实际工程测试阶段，受现场环境、技术应用、设备装置等方面的影响，有时会发生波形检测异常的状况，影响测量的准确性。为有效控制测量工程影响要素，应加强技术应用要点的管控，一是激发装置作为振源，其只有在与地面耦合良好的情况下，才能够保证测试的正常进行，否则一旦出现耦合不好的情况，将会导致激发能量受损，振动波传播力量不足;二是要注意检波装置与孔壁的固定情况，保证耦合紧密，确保信号接收的准确性与实时性。在检查检波装置装设情况时，应在测试过程中必须要注意接收器与孔壁的耦合情况，如出现信号接收异常，应对检波器安装位置进行检查，及时排查孔壁垮塌、耦合状态不佳、检波设备安装不合理、设备运行故障等问题，进行位置更换或重新装设等处理;第三，如果工程勘察需要测量的深度超过标准范围，波动信号在传递过程中将会被削弱，影响检波设备的接收情况。这时，应采用信号叠加、加强等方式，增强信号传播信噪比，保证测量信号的反馈效率。

结语：波速检测作为工程勘察领域中常见的岩土环境勘测技术，具有勘测效率高、范围广、测量数据精准度高等方面的优势。在实际的技术应用过程中，技术人员应结合波速测试的具体勘测原理、工程实况与技术要求等条件，合理规划岩土勘察方案，确保设备与作业面维持良好的耦合状态，明确信号接收的范围，为岩土工程施工提供准确、可靠的测量数据参考。

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