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第七篇地基承载力检测技术 第一章地基承载力与稳定性 第一节地基承载力 一、 建筑物安全等级分析 建筑物的安全和正常使用， 不仅取决于上部结构的安全储备， 更重要的是要求地基基 础有一定的安全度。因为地基基础是隐蔽工程， 所以不论地基或基础哪一方面出现问题 或发生破坏均很难修复， 轻者影响使用， 重者还会导致建筑物破坏甚至酿成灾害， 因此， 地 基基础设计在建筑物设计中举足轻重。根据地基基础损坏造成建筑物破坏后果 （危及人 的生命、 造成经济损失、 造成社会影响及修复的可能性） 的严重程度， 可将建筑物分为三个 安全等级， 见表 “ “ 所列。设计时应根据具体情况， 按照建筑物安全等级进行地基基 础设计 建筑物安全等级表 “ “ 安全等级破坏后果建筑类型 一级很严重 重要的工业与民用建筑物； 层以上的高层建筑； 体形复杂的 2“, * 2;“ ， 因为 “’1 “ “’ “ ’, / “ ’,。 查 表 0 0 ， 得“ 3 /“ （ 07 ） 14 （1 /-）（4 /-） “ ［/ 0（ ’ “’0） ］ ’ （ ’ ）（’ 9 8 ’ 8 ） 2 “’0 8 8 ’ ’ 8 ’/ 2 ’“*1- 作用在软弱下卧层顶面处的总应力为 /7/“ ’“ “’ “ ’*1- ,/“ /*1- （满足） 所以， 软弱下卧层地基承载力也满足。 第二节地基的稳定性分析 一、 建筑地基整体稳定性验算 当建筑物承受较大的水平荷载和竖向荷载时， 宜采用圆弧滑动条分法进行验算。 最危 险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩与滑动力矩应符合下式要求 5“6*“5（ 0 0 0） 式中5 滑动力矩， *,； 6 抗滑力矩， *,； “5 抗力分项系数， 可取 ’。 “ 建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册 如图 “ 所示的条形基础， 埋置深度 “， 宽度为 ， 基底压力为， 假定地面水 平， 先拟定一点 作滑动中心， 以此作通过基础外侧底边端点的圆为滑动圆弧， 再将滑动 土体水平向等分为宽 的土条， 忽略土条自重， 其抗滑力矩和滑动力矩分别为 图 “ 圆弧滑动条分法 ’ （ ’*“ *,） （ “ ,） ’- （ “） . * /0 （ “ “） 上二式中 土的重度， -. / 01； 第 土条处基底压力的平均值， -2*； 通过第 土条 1作用线与滑弧交点的半径 与垂直线的夹角； “ 地基的内摩擦角， （2） ； 第 土条内土粘聚力， -. / 01； , 第 土条范围滑弧长度， 0； 基底压力距滑弧中心的水平距离， 0； 0 水平荷载 / 距滑弧中心的垂直距离， 0 。 二、 桥梁基础锁定性验算 （一） 基底合力偏心距验算 为了保证基础底面应力分布有一定的均匀性， 基础稳定有一定的安全储备， 并使基底 范围内的地基不发生过大的不均匀沉降， 要求所设计的基础平面尺寸， 在各种荷载组合 下， 基底外力的偏心距 3， 当不考虑基础在土中的固结作用时， 应符合 公路桥涵地基与 基础设计规范 的下列要求 “3 恒载作用时 桥台 3“34 （非岩石类地基） 桥墩 3“3“ （非岩石类地基） 式中3 基底以上恒载合力对通过基底形心的验算主轴的偏心距， 0 3 ’ 4 （ “ ““） “ 第七篇地基承载力检测技术 “ 恒载对基底验算主轴 （轴） 的弯距总和， “ ； “ 作用于基底以上的总垂直恒载， “； “ 墩台基底截面的核心半径， ， ； 基础底面相应于应力较小边缘的截面抵抗矩， ； 基底面积， ’。 作用于拱桥桥墩上的恒载合力作用点， 应尽量保持在基底中线附近。 ’ 墩台受荷载组合“、 、作用时 非岩石地基 ’ 石质较差的岩石地基 ’*’ 坚密岩石地基 ’* 在这里， 应注意偏心距 ’和核心半径的计算， 均应为在同一荷载组合的情况求得， 方可进行偏心距的验算。 式中“采用对应于不同荷载组合时的外力对形心轴的偏心距； “采用对应于不 同荷载组合时的垂直力。 修建在岩石地基上的单向推力墩， 当地基基础强度和稳定性要求得到满足时， ’可 以不受限制。墩台受地震力作用时， 基底截面合力偏心距的限制见抗震设计规范。 一般公路桥梁墩台由于横桥向基底较宽， 且横桥向偏心距往往小于顺桥向偏心距， 因 此通常仅验算顺桥向的偏心距。 （二） 抗滑稳定性验算 桥梁基础的滑动稳定系数 ,也可按下式计算， * , “ ［ ］ （- - * - *’） 式中 基础与地基土的摩擦系数， 可参考 公路桥涵地基与基础设计规范 采用； ,“ 作用于基底的水平力的总和， “； 对于埋置式桥台外侧溜坡， 如台前填土 保证不冲刷可同时考虑与台后土压力方向相反的台前土压力， 其数值可 按主动或静止土压力计算。 ［ ,］ 滑动稳定系数， 可按表 - . * . / 选取。 抗倾覆和抗滑动容许稳定系数 ［ ,］表 - . * . / 荷载情况验算项目稳定系数 荷载组合 抗倾覆* 抗滑动* 荷载组合“、、 抗倾覆 抗滑动 * 荷载组合 抗倾覆 抗滑动 *’ 注 表中荷载组合如包括由混凝土收缩、 徐变和水的浮力引起的效应， 则应采用荷载组合“时的稳定系数。 “ 建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册 在验算抗滑稳定过程中， 需注意以下问题 “ 若墩台地基为透水性土层， 应按设计水位进行计算。需要时， 按低水位 （或常水 位） 考虑水浮力， 配合其它可能同时发生的外力和荷载进行计算。 若地基为不透水性土， 验算时可不考虑浮力。 “ 若验算结果为 ［ ］ 时可根据具体情况采用下面三种方法 （） 换土法增加值。一般是以一层厚 ’ ’* 摩擦系数大的土 （如砂砾） 替换 基底下摩擦系数小的软土。验算时值应取新换土的值计算抗滑稳定系数。 （） 将基础底面作成倾斜面 （图 , - - ） ， 一般倾斜面的倾角“ ’.， 注意此法在地 基强度较低情况下不宜采用。抗滑稳定性验算时， 可将各力投影到 “ 斜面上进行， 即 “ ［ ］ （, ’ ’ ） 式中 /“*01“2“134“ /“*01“-“134“ （） 设防滑齿槛 （图 , - - 5） 。防滑齿槛的抗滑稳定性可按下式近似计算。 图 , - - 将基础底面作成倾斜面 图 , - - 5设防滑齿槛 * “ ,-* “ （, ’ ’ 6） 式中, “ 面上水平抗力， . / （7 7）［］ ； ［］ 基底地基容许承载力； - 基础的长边； * “ 面的高度； “ 基础深层滑动稳定性的验算 当桥台台后填土较高 （大于 ） ， 且地质土质较弱时 （如地基土为软塑性的软粘土或 有软弱下卧层） ， 应验算在水平力作用下， 桥台与路堤一起发生深层滑动的可能性， 验算方 法参见土力学教材及 公路桥涵地基与基础设计规范 。 6“ 抗倾覆稳定性验算 为了保证桥梁基础在外力作用下不发生倾覆， 应使抵抗倾覆的弯矩大于导致倾覆的 弯矩。基础倾覆的原因除了地基的强度和变形外， 往往发生在承受较大的单向水平推力 而其合力作用点又离基础底面的距离较高的结构物上。因此， 理论和实践表明， 若合力偏 心距愈大， 则基础的抗倾覆的安全储备愈小， 因此设计时可以用限制合力偏心距 /’来保 证基础的倾覆稳定性。 设基底截面重心至最大一边的边缘的距离为8（矩形截面8 / 0 7） ， 合力偏心距为 “ 第七篇地基承载力检测技术 ， 则两者的比值 “可反映基础的倾覆稳定性的安全度。即 “ ［ “ ］ （“ ） 式中“ 倾覆稳定性系数； ［ “ ］ 容许倾覆稳定系数。 验算抗倾覆稳定性时， 对浮力的考虑同滑动稳定性验算。 缩粘性土可认为已完成 ’。在软土地基上， 埋深 左右的高层建筑箱型基 础在结构竣工时已完成其最终沉降量的 “。 三、 斜坡地基的稳定性验算 当建筑物建造在无支挡结构的稳定土坡坡顶上时， 建筑物基础离边坡坡肩需要一定 距离， 基础外边缘线至坡肩的最小距离， 涉及到土坡的稳定与变形。为了保证土坡稳定 性， 以及使土坡引起的不均匀变形不致对建筑物产生危害， 通常是限制基础离边坡的最小 距离。此最小距离由以下条件考虑， 一是斜坡上基础的地基承载力要满足要求， 二是在建 筑物作用下， 斜坡上土体不会产生滑动面， 即满足稳定性要求。现介绍地基规范中提出的 确定最小距离的具体方法。如图 “ * * “ 所示， 规范中规定 位于稳定土坡顶上的建筑， 当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长小于 时， 其基础底面外边缘线至坡顶的水平距 离应符合下式要求， 但不得小于 ’,。 图 “ * * “基础计面外边缘线至坡顶的水平距离 条形基础 ,’ -./“ （“ ） 矩形基础 ’,’ -./“ （“ “） 上二式中’ 垂直于坡顶边缘线的基础底面边长， ； 基础埋置深度， ； “ 边坡坡角， （0） 。 当基础底面外边缘至坡顶的水平距离不满足式 （“ * * ） 及式 （“ * * 1） 时， 可按 圆弧滑动法进行计算。计算时， 作用于土坡上的荷载按基底平均压力计算， 验算当 、 、 “及基底压力已知时， 斜坡土体是否会产生滑动面， 使建筑物随同土体一起滑动。若验算 不满足土体稳定要求， 可改变基底面积， 减少基底压力， 或调整基础距坡顶边缘的距离和 基础埋深。另外， 当边坡坡角“2 10、 坡高大于 3 时， 也要进行稳定验算。 “ ““ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ 建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册 第二章地基土载荷与弹性检测 第一节地基土载荷检测技术 地基土载荷试验用于确定岩土的承载力和变形特性等， 包括 载荷试验； 现场浸水载 荷试验； 黄土湿陷性试验； 膨胀土现场浸水载荷试验等。 检测内容 天然地基承载力， 检测数量不少于 点； 复合地基承载力抽样检测数量为 总桩数的 “ ’“， 且不少于 点， 重要建筑应增加检测点数。* 桩和素混凝土 桩应做完整性检测。 一、 地基土载荷试验要点 用于确定地基土的承载力， 依据 建筑地基基础设计规范 附录四 “地基土载荷试验要 点” 。 ’ 基坑宽度不应小于压板宽度或直径的 倍。应注意保持试验土层的原状结构和 天然湿度。宜在拟试压表面用不超过 ,“-- 厚的粗、 中砂层找平。 , 加荷等级不应少于 . 级。最大加载量不应少于荷载设计值的两倍。 每级加载后， 按间隔 ’“、 ’“、 ’“、 ’、 ’-/0， 以后为每隔半小时读一次沉降， 当连续 两小时内， 每小时的沉降量小于 “’-- 时， 则认为已趋稳定， 可加下一级荷载。 1 当出现下列情况之一时， 即可终止加载 （’） 承压板周围的土明显的侧向挤出； （,） 沉降 急骤增大， 荷载 2 沉降 （“ ） 曲线出现陡降段； （） 在某一荷载下， ,13 内沉降速率不能达到稳定标准； （1） ““4。 （ 承压板宽度或直径） 满足前三种情况之一时， 其对应的前一级荷载定为极限荷载。 承载力基本值的确定 （’） 当“ 曲线上有明确的比例界限时， 取该比例界限所对应的荷载值； （,） 当极限荷载能确定， 且该值小于对应比例界限的荷载值的 ’ 倍时， 取荷载极限 值的一半； （） 不能按上述二点确定时， 如压板面积为 “, ““-,， 对低压缩性土和砂上， 可 取 5 ““’ ““’ 所对应的荷载值； 对中、 高压缩性土可取 5 ““, 所对应的荷载 值。 4 同一土层参加统计的试验点不应少于 点， 基本值的极差不得超过平均值的 “ ““ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ 第七篇地基承载力检测技术 “， 取此平均值作为地基承载力标准值。 二、 现场基坑浸水试验 用于确定地基土的承载力和浸水时的膨胀变形量。依据 膨胀土地区建筑技术规范 附录三 “现场浸水载荷试验要点” 。其操作重点 承压板面积不应小于 “’。 分级加荷至设计荷载， 当土的天然含水量大于或等于塑限含水量时， 每级荷载可 按 * 增加； 当土的天然含水量小于塑限含水量时， 每级荷载可按 “* 增加。每组 荷载施加后， 应按 “,-、 - 各观察沉降一次， 以后每隔 - 或更长时间观察一次， 直到沉降 达到相对稳定后再加下一级荷载。 连续 - 的沉降量不大于 “,’’.- 时， 即可认为沉降稳定。 / 浸水水面不应高于承压板底面， 浸水期间每三天或三天以上观察一次膨胀变形。 连续两个观察周期内， 其变形量不应大于 “,’’.0， 浸水时间不应少于两周。 浸水膨胀变形达到相对稳定后， 应停止浸水按规定继续加荷直至达到破坏。 1 应取破坏荷载的一半作为地基土承载力的基本值。 三、 黄土湿陷性载荷试验 用于测定湿陷起始压力、 自重湿陷量、 湿陷系数等。有室内压缩试验、 载荷试验、 试坑 浸水试验。依据 湿陷性黄土地建筑规范 附录六，“黄土湿陷性试验” 。 常用方法 （一） 双线法载荷试验 在场地内相邻位置的同一标高处， 做两个荷载试验， 其中一个在天然湿度的土层上进 行； 另一个在浸水饱和的土层上进行。 （二） 单线法载荷试验 在场地内相邻位置的同一标高处， 至少做 个不同压力下的浸水载荷试验。 （三） 饱水法载荷试验 在浸水饱和的土层上做一个载荷试验。 （四） 地基承载力标准值 同一土层参加统计的试验点不应少于 点， 当各点计算值的极差不超过平均值的 “时， 取此平均值作为该土层的地基承载力标准值。 四、 岩基载荷试验要点 用于确定岩基作为天然地甚或桩基础持力层时的承载力。依据 建筑地基基础设计 规范 附录八 “岩土载荷试验要点” 。其操作重点 采用圆形刚性承压板， 直径为 ““’’。当岩石埋藏深度较大时， 可采用钢筋混凝 土桩， 但桩周需采取措施以消除桩身与土之间的摩擦力。 测量系统的初始稳定读数观测 加压前， 每隔 “’23 读数一次， 连续三次读数不变 “ 建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册 可开始试验。 “ 加载方式 单循环加载， 荷载逐级递增直到破坏， 然后分级卸载。 “ 荷载分级， 第一级加载值为预估承载力设计值的 ， 以后每级为 ’。 “ 沉降量测读 加载后立即读数， 以后每 ’* 读数一次。 “ 稳定标准 连续三次读数之差均不大于 ’,’。 -“ 终止加载条件 当出现下述现象之一时， 即可终止加载 （） 沉降量读数不断变化， 在 ./ 内， 沉降速率有增大的趋势； （.） 压力加不上或勉强加上而不能保持稳定。 注 若限于加载能力， 荷载也应增加到不少于设计要求的两倍。 0“ 卸载观测 每级卸载为加载时的两倍， 如为奇数， 第一级可为三倍。每级卸载后， 隔 ’* 测读一次， 测读三次后可卸下一级荷载。全部卸载后， 当测读到半小时回弹量小 于 ’“ 时， 即认为稳定。 1“ 承载力的确定 （） 对应于 2 “ 曲线上起始直线段的终点为比例界限。符合终止加载条件的前一 级荷载即为极限荷载。对微风化岩及强风化岩， 取安全系数为 ； 对中等风化岩需根据岩 石的裂隙发育情况确定， 将所得值与对应于比例界限的荷载相比较， 取小值； （.） 参加统计的试验点不应小于 点， 取最小值作为地基承载力标准值。 注 除强风化的情况外， 岩石地基不进行深宽修正， 标准值即为设计值。 五、 轻便触探试验 轻便触探试验又称轻型动力触探用于检验浅层土 （如基槽） 的均匀性， 确定天然地基 的容许承载力及检验填土的质量 （干土质量密度） 。依据 建筑地基基础设计规范 、静力 触探技术标准 。 其试验要点是 “ 先用轻便钻具钻至试验土层标高， 然后对所需试验土层连续进行锤击贯入触探。 .“ 贯入时， 落距为 ’ 3 .4， 使其自由下落， 将探头竖直打入土层中， 每打入土层 ’4， 记录贯入锤击数 ’。 “ 若 ’超过 ’’ 或贯入 ’4 锤击数超过 ’， 则停止贯入； 如需对下卧层继续试 验， 可用钻具钻穿坚实土层后再作试验。 “ 若需描述土层时， 可将触探杆拔出， 取下探头， 换以轻便钻头， 进行取样。 “ 本试验一般最大贯入深度为 ， 必要时可在贯入 ,’以后用钻具扩孔再贯入 .“’。 六、 袖珍型土壤贯入仪试验 是一种微型静力触探工具， 利用对贯入阻力的快速测定， 确定地基土的容许承载力及 相关的力学指标。依据 建筑地基基础设计规范 、袖珍贯入仪试验规程 。 贯入操作要点 “ 微型贯入仪， 一般采用弹簧顶杆机构， 设置的贯入阻力较小 （一般为 .’ 2 ’5） ， 测 定前应根据土层的软硬程度， 选择能满足测试范围的、 适宜的规格。 “ 第七篇地基承载力检测技术 “ 测试前， 应将贯入仪探头拧下来， 用布擦干净后， 再接回去拧紧上平。每测一次都 应清理一下探头上的泥土， 以免探头滑动时， 将泥土带入套管内。贯入前， 应将刻度归零。 “ 五指平握贯入仪的套管， 将探头垂直压入土层中。施力要均匀缓慢， 贯入速度 ’， 连续贯入， 至到规定的贯入深度 （一般为 ） 。 微型贯入仪贯入深度较小， 贯入时眼睛要不停地注视， 当贯入深度刚没到土面时， 立 即停止贯入。但不可突然松手应逐步放松， 以免弹力太大， 影响数值的准确。 在刻度杆直接读取测试结果 （贯入阻力 ） 。 *“ 用上述方法， 在同一试件上取 * 点， 分别测出相应值 后， 求出平均值 （注意 探头的清理和刻度杆的归零） 。 现场测试应尽量避免在砾石和裂隙处贯入。 第二节土中弹性波速检测技术 弹性波在土中传播的速度反映了土的弹性性质。这种性质对于工程抗震、 动力机器 基础设计都是有实际意义的。弹性波可以分为两大类， 即体波和面波。在弹性介质内部 传播的波称为体坡， 当其传播时， 如质点振动方向与波的传播方向一致时， 称压缩波， 如相 互垂直时， 则称剪切波， 如弹性波在介质表面或不同弹性介质交界面上传播时， 除了压缩 波与剪切波仍然存在之外， 其主要能量由一新的波 面波来传输。在弹性介质的表面， 则以瑞利波的形式出现， 其质点振动轨迹呈椭圆状， 在介质表面附近， 瑞利波按逆时针方 向运动。在不同弹性介质的交界面上， 还存在勒夫波的形式。 在自然界中， 大多数的岩石可以看作弹性体， 但对于土来说， 只有在小应变的情况下 才被视作弹性体。尤其是对于饱和土， 其孔隙中充满了水， 水在封闭的孔隙中承受压缩 时， 表现了一种不可压缩性， 因此可以传播压缩波， 水的压缩波波速 （“, ’） 还 远大于土的骨架传递的压缩波波速 （“, ’ 左右） 。这种现象启示我们， 在饱和土中 的压缩波波速并不反映土的骨架的弹性性质， 而是水的性质， 并且是一常数， 因此， 测土中 压缩波波速 “是没有意义的。对于非饱和土， 随着含水量的不同， 土的压缩波波速也呈 现一种不确定性， 因此也不用。只有岩体除外， 因为岩石的 “可达 ’ 以上， 远大 于水的波速。但是土中的孔隙水不能承受剪切变形， 剪切波在土中传播时， 只受土的骨架 的剪切变形的控制， 孔隙水不能传递剪切波， 因此， 土的弹性波波速测试， 主要是测剪切波 波速 “。 应当指出， 由于瑞利波的特性， 在地表的剪切波测试中会受到压缩波的干扰， 故常用 瑞利波波速的测试来代替剪切波测试波速的， 避免了检测剪切波的困难， 提高了波速测试 的精度。 一、 单孔法 （一） 基本原理 利用直达波的原理， 测出激发振源与信号接收点之间的距离 以及剪切波的传播 “ 建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册 时间， 即可由下式求得剪切波波速 “ （二） 现场布置 在指定测试地点打钻孔， 垂直度要求与一般勘探孔一样。离开孔口 “ “ 布置激 振装置。如要测试孔斜， 钻孔内需设置 ’ 套管， 管内有 * 个槽口， 以备测斜仪沿槽口移 动。如果被测土层不厚， 较硬或泥浆护壁后不会坍孔， 测试前可将钻机移走， 否则， 钻机应 留在孔位上备用。如孔内检波器无在孔壁上的固定装置， 就需钻机协助。 （三） 孔内测点布置原则 “每一土层都应有测点， 每个测点宜设在接近每一土层的顶部或底部处， 尤其对于薄 层， 更不能将测点设在土层的中点。 若土层厚度小于 “， 可以忽略， 若土层厚度超过 *， 需增加测点， 通常可以 “ 间隔设置一测点。 ,测点设置需考虑土性特点。如各土层相对均匀， 可以考虑等间隔布置， 否则， 只能 不等间隔布置。 （四） 测试步骤 “向孔内放置检波器， 在预定深度固定 （气压固定， 机械固定） 。防止检波器的吊缆或 吊杆与孔壁接触， 吊缆宜用软绳索， 不用钢索。 事先在激发装置下水平埋设检波器， 保证检波器与激发装置同步运动 （比激振锤上 绑扎触发器可靠和精确， 防止误触发或提前触发） ， 方向与激发方向一致。 ,锤击触发装置 （激振板） 一端， 记录波形信号， 调节波幅大小 （包括锤击能量及仪器 放大、 衰减倍率的调节） ， 防止信号过大限幅或过小无法判别， 以及锤击人员用力过大， 引 起提前触发。协调一致后， 正式测试。 *两端各锤击 , 次， 检查记录波形的完整性及可判读性。无误后， 再将孔内检波器移 至下一测点， 否则重做， 直至正常满意为止。 （五） 成果整理 最终成果须绘成土层深度与剪切波波速关系图， 如下图 - . . “ 所示。其中包括土 名、 土的分层、 测点位置及波速。 二、 单孔声波法 （一） 基本原理 利用声波在孔壁折射的原理， 测出发射探头与接收探头之间的传输时间， 即可获 得相距 的探头之间土层的剪切波速 “ （- . . “） 该法应用的条件是钻孔内必须有水， 作为波的传递介质。通常， 有地下水时， 不成问 题， 否则， 应向孔内注水。 “ 第七篇地基承载力检测技术 图 “ “ 波速测试成果图 当发射探头发出一声波脉冲后， 该声波属压缩波 （ 波） ， 通过液体传至孔壁， 冲击孔 壁土体， 激发出 波和剪切波 （ 波） ， 在孔壁产生折射， 沿孔壁传输， 通过延时开关， 将最 先到达的压缩波 （ 波） 过滤掉， 当剪切波到达时， 经过孔中液体 （泥浆） 又转换成 波被声 波探头接收。由于孔壁与探头之间距离极短， 波波速又远大于土中剪切波速， 因此所费 的时间对土中剪切波速的影响几乎没有影响。图 “ “ 为钻孔内超声波测试图。 图 “ “ 钻孔内超声波测试 “ 建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册 （二） 测试设备 国内尚未定型生产， 日本 “ 公司 “钻孔土层波速声波测试仪” 在上海应用效果良 好。此法不再需要地表激发装置。而发射探头与接收探头用一柔性连接索， 以一固定距 离通常 ’ 相连接， 并将电缆线延伸至孔口与记录仪表连接。“ 制造的设备， 除 了自动显示波传播时间以及波速以外， 还有储存器和输出装置， 可以输出波形、 波速结果 及深度与波速关系图。 （三） 现场布置 只需现场打一钻孔， 泥浆护壁， 保证在测试期间不坍孔。 （四） 测试步骤 在预先确定的测试深度放置探头， 测点位置应在两个探头间距的中点， 但需注意， 两 个探头应在同一土层中， 不宜跨越土层分界线， 尤其是土性相差悬殊者。 每一个测点得到 个测试记录， 经检查比对， 无异常时， 即可储存， 再移至下一个测 点。 （五） 资料分析与成果整理 与单孔法一样， 所不同的是由超声法所测得的波速已反映了被测点的实际波速， 不再 需要换算。 三、 面波法稳态振动法 （一） 基本原理 如在地表施加一定频率的稳态振动， 振动能量以面波的形式向四周传播。该面波 的波速 “可由下式确定， 即 “ （* , ,） 式中 稳态振动频率， 也即面波的波动频率 （-.） ； 面波的波长 （’） 。 面波的波速 “与土的性质相关， 由式 * , , 可知， 土层的波速 “ 被认为是一定 的 （有频散现象的除外） ， 因此， 面波波长 也将随着波动频率的不同而变化。由于波动 频率可以人为控制， 只要测出面波波长 ， 就可求得 “。 （二） 测试设备 通常， 振源采用机械式激振器或电磁式激振器， 见图 * , 。前者振动能量较大， 频率较低， 传输距离较远； 后者频率高， 衰减较快， 传输距离短。 接收设备由拾振器、 放大器、 计算机 （作为数据采集及处理设备） 组成。其中， 拾振器 必须是宽频带的， 并与激振器的频率范围相一致。地震勘探中使用的检波器， 此处不能使 用。 （三） 现场布置 现场布置如图 * , （/） 所示。在选定的测点布置好激振器。由垫板边作为起点， “ 第七篇地基承载力检测技术 向外延伸， 布置一皮尺， 测试时， 拾振器与垫板的间距可由皮尺读出。 图 “ “ 种激振器 （四） 测点布置原则 如场地比较均匀又不太大时， 可选择一个点， 并沿三个方向做试验， 否则， 增加测点。 （五） 测试步骤 将拾振器紧贴垫板。开动激振器。 计算机屏幕显示， 由拾振器测到的波动信号与频率计输入的波形在相位上是一致 的。如图 “ “ ’ （） 所示。 移动拾振器一定距离， 此时， 两个波形相差一定相位。 ’ 继续移动拾振器， 如相位反向， 即差 *,， 如图 “ “ ’ （-） 所示。此时， 拾振器与 垫板之间距离即为半波长 “， 量出 “ 的实际长度， 并记录。 图 “ “ ’面波传播 .再次移动拾振器， 使两个波形相位重新一致， 此时， 拾振器与垫板的间距为一个波 长 。如图 “ “ ’ （/） 所示。以此类推， ， ， 均可测得。 “ 建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册 （六） 资料分析与成果整理 “将实测的波的频率， 波数及波长整理成表 及图 。 “求得在各个频率下的 “值， 取平均值， 即为场地的面波波速。 ’“剪切波波速 “比面波波速 “略大， 并随泊松比由 增至 “ 时， “值接近 “ 值。由于土层的泊松比一般为 “’ “， 尤其是饱和软粘土， 其泊松比都在 “* “ 之间， 因此， “ “ “,- 左右。 *“由于测的是面波， 其反映的土层厚度一般认为是半波长， 即有效深度 ’ 。 实测波长， 波速一览表表 频率 （./） 波长 ’0 （1） 波速 “ （123） 频率 （./） 波长 ’0 （1） 波速 “ （123） 频率 （./） 波长 ’0 （1） 波速 “ （123 ） 4,,44,, -4,’-4*-4-,* 545’,-54-545 *4*4,*4 ’4,*,-4’4,*,-45’4,,- *4,,-*4,5,,44 54-5’545,,454- 4’’444’’4 -’4**4,,-*45 5454-,’4 图 波数 距离图 四、 跨孔法 利用相隔一定间距的两个平行钻孔， 一个孔放置振源， 另一个放置检波器， 接收信号。 （一） 基本原理 跨孔法的原理仍然是直达波原理。但是其振源产生的剪切波质点振动方向是垂直 “ ““ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ 第七篇地基承载力检测技术 向， 波传播方向为水平向， 通常称为 “ 波， 不同于单孔法的 波。 （二） 现场布置 在测试点打 个垂直的互相平行的钻孔。一个为激发孔， 其他为接收孔。孔距选 择与土性有关。对于松软土地区， 激发孔与接收孔之间的距离不宜超过 ’， 不然接收到 的波形较难分析。如果激发能量大一些， 孔距可适当放大。钻孔垂直度的保证， 是取得真 实波速值的保证， 因此， 对钻孔进行倾斜度的测试是必要的。见图 * * 。 图 * * 孔位及测点示意图 （三） 孔内测点布置原则 ,-一般原则与单孔法相似， 可予参考。 -由于激发孔与接收孔相距 ’ 左右， 而且是水平传播， 因此， 软、 硬土层交界面的影 响更为突出， 要防止测试中， 剪切波通过在硬土层中折射， 先于软土层中直达剪切波到达 检波器。结果测到的是折射剪切波速度， 而造成硬土层错位。见图 * * 。 图 * * 硬土层界面的影响 “ 建筑结构试验检测技术与鉴定加固修复实用手册 （四） 测试步骤 将激发器与接收器同时分别放入两个孔内至预定的测点标高， 并予以固定。调试仪 器至正常状态。驱动锤击激发器， 检查接收信号是否正常， 如正常即予以储存。由接收到 信号算得剪切波在土中的传输时间， 初步验算 “值， 检验是否在合理范围之内， 如一切 正常， 继续进行下一点测试。 （五） 资料分析与成果整理 “根据测斜的成果， 整理出各测点在测试平面上的偏移距离， 计算出激发点与接收点 之间的实际距离， 如图 所示。 图 孔斜对传输距离的影响 由测斜可知 ， ， 及 ， 是理论的传输距离， 实际传输距离为 ， 可由下式求得 ’ （’） （’） （ ） 式中’ ’ ’ ’ * 由下式求得水平传输剪切波波速 “ “ ““ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “