横波速度 V 年代 站点的土壤是一个关键的动态参数在地震工程中,主要反映网站动态特性测定,场地地震反应分析和网站分类( 1- - - - - - 5]。等原位地震测试的无创性方法(单或多通道光谱分析表面波)和侵入性方法(金属或井下方法和PS日志)现在通常用于获得 V 年代 小应变水平下土壤的层( 3, 6- - - - - - 10]。一般认为,通过简单的算术,侵入性方法可以获得更可靠 V 年代 在厚覆盖物网站相比,计算的无创方法 V 年代 使用一个反演过程和多个解决方案。在侵入性方法中,井下方法下表面向前和向后罢工其少等优点被广泛用于水井井间比方法,操作方便。

在井下方法,表面激发后,土壤中的身体波浪传播层和由接收器内的钻孔记录。基于信号的传播体波的旅行时间在土壤层可以计算,将最终用于 V 年代 概要文件的网站。因此,精确地决定了横波的传播时间。一般来说,估算横波的旅行时间从一个波形是困难的到达时间以来横波并不总是明确的。克服缺点的单一的波形,交叉的识别方法是常用的在实践中通过前后表面激发横波到达时间( 11, 12]。交叉方法的理论基础是p波的极性保持不变,而横波的极性改变时,引人注目的是倒的方向。然而,在原位测试, V 年代 获得直接的交叉方法显著的误差。一方面,横波的到达时间两组信号记录向前和向后的罢工在同一深度不显眼的由于环境噪声或罢工的弱能量 13, 14]。另一方面,发病纵波分量与反极性和小振幅出现在一些信号横波组件(一个清晰的 6, 15),从而导致误判的交叉S-waveform点。所有这些问题会导致显著的横波速度和实际之间的错误评价。可以消除环境噪声,提高信噪比或更少的干扰测试的选择。然而,逆转的一部分信号到来之前横波往往忽略由于其小的振幅,很少是调查及其特征。因此,它具有重要的工程意义可靠测定陆上或海上工程站点属性的特征信号记录在井下方法深入研究。与此同时,这项研究提供了一个理论依据的判断横波发病和更好的交叉方法适用于陆上或海上工程的横波速度测试网站。

在此,一个三维(3 d)建立了集中质量有限元模型来模拟井下的方法 V 年代 测试。的时域显式动态分析方法逐步集成,得到表面激励下的振动响应,用于记录的信号的特点,分析在不同观察深度和交叉方法的合理性。此外,数值模拟结果的可靠性和有效性的理论基础的交叉验证方法应用于井下方法的解析解。最后,根据数值模拟结果,提出了横波传播时间的一种计算方法,并能获得更准确的 V 年代 用更少的影响通过原位测试条件。这项工作有利于理解交叉方法的理论依据,准确地定横波的传播时间。

在井下方法中,探针由三个检波器的元素 X- - - - - - Y- - - - - - Z正交配置密封在一个圆柱形包放置在井下。年底水平的双方的板(见图 1(一)),一组荷载产生相反的方向。交叉方法,理论基础,只有横波的极性逆转,用于接收到信号的解释水平检波器获得横波的旅行时间。

V _年代现场测试获得的交叉方法并不总是令人满意和很容易受到“选择时间。“图 1 (b)给井下方法在一个浅的部分测试结果在密云区表土网站,北京。通过交叉方法,绿点在图 1 (b)可以认为是第一个到达的横波的考虑下初始偏振部分。然而,蓝点会选为横波最终的到来,加上横波和纵波振幅的特征。在两种情况下,剪切波速计算的蓝点约为489.1 m / s,这是接近于经验 V _年代的价值比绿点计算的鹅卵石。它显示了一个情况,如果蓝色点被选为横波的到来,蓝点前的逆转的信号应该是纵波,冲突和交叉方法的理论基础。从这个,在井下信号接收方法的特点以及是否交叉方法的理论基础是理性的吗?更好的解释上述问题,建立了一个3 d集中质量有限元模型来模拟井下的剪切波速测试方法和解决的时域显式动态分析方法逐步集成。

模拟信号产生的前后表面在井下激发方法,建立三维分析模型。计算区域的大小16 m × 16米 × 25米被切断从地球均匀各向同性半无限空间中通过引入一个人工边界条件。上边界是免费的;底部边界和外侧边界人工边界。据坎帕内拉和斯图尔特( 16和石原 17),土剪切波速的菌株在井下方法测试微小应变水平,因此土壤介质是线性弹性,介质参数 V _年代= 200 m / s,密度 ρ = 1900公斤/米<年代up>3和泊松比 μ = 0.45。锤子罢工被水平模拟 X方向脉冲励磁模型表面的中心,和截止频率的激约80赫兹(见图 1 (c))。根据动态有限元计算精度,分析模型是由一个3 d离散eight-node六面体的固体有限元的尺寸0.2米 × 0.2米 × 0.2米。时间步决心0.0002年代基于稳定条件的时域显式动力学有限元方法 18]。Multitransmitting公式(MTF) [ 18- - - - - - 20.)是利用模型来模拟人工边界的弹性半空间内辐射阻尼的影响,为确保散射波的nonreflection当通过人工计算区域的边界。等参数单元的大小和时间步中设置的数值计算模型的选择根据稳定性判据数值积分的 18),单位规格满足以下方程: (1) Δ x ≤ 1 6 ∼ 1 10 V 年代 f , 在哪里 Δ X 是单位的大小, V 年代 是模型的横波速度, f是输入的最大频率激励与工程意义。

时间一步∆ t还应符合下列条件:稳定 (2) Δ t ≤ 最小值 Δ x V , 在哪里 V 纵波的速度在3 d模型。

图 2给出了信号跟踪观察点不同深度水平 X向前和向后激下方向。所有信号的极性反转时相反的励磁的应用,如图 2(一)- 2(c))。第一个交叉点的时候交叉方法来判断信号痕迹,标记为 T _一个,被认为是横波的到达时间,但这并非如此。

众所周知的理论分析,在无限均匀各向同性介质,没有纯横波因为之间的内在耦合产生的纵波和横波点源( 21, 22]。根据介质的波速模型,准确到达时间的纵波和横波在观察点不同深度可以被标记为计算 T _P和 T _年代分别在信号痕迹(如图 2)。相比之下, T _P和 T _年代,它是发现 T _一个之间的是 T _P和 T _年代, V _年代将高估了 T _一个。除此之外,它是信号放大痕迹的从前面部分8 m, 16米,和24 m观察点,如图 2(d) - 2(f),最初的纵波也显示了反极性向前和向后激。因此,判断使用交叉的横波到达时间的方法是不准确的。

观察图 2当观察点在较浅的深度,横波发生干扰的纵波早到,很难被识别。放大波形也不帮助(如图 2(d));的识别 T _P可以还是错误的 T _年代很容易。观测点的深度增加,以来逐渐纵波与横波分离纵波速度大于 V _年代(见图 2(f))。虽然p波随深度的增加急剧衰减,其能源仍然横波发生影响,这样的判断 T _年代仍然是困难的。横波发生在这种情况下,只有近似会发现即使放大信号,并与不同尺度不同的值。此外,难以识别p波发作,因为相对较小幅度的纵波与横波相比,产生了错误的工程纵波没有极化特征的认知。

理论结果表明,极性的纵波、横波时不能保持相同的逆向激励下的极性逆转。然而,它可以观察到在原位测试纵波向前和向后激发下具有相同的极性,这可能是因为测试状态和环境干扰的影响。

基于精确和封闭解的均匀各向同性弹性半空间内由于应用程序的集中力切向平面的边界和不同时间的海维塞单位函数曹国伟( 23),借助拉普拉斯和汉克尔变换,方向的位移与载荷方向一致直接应用于切向力以下行为表面上,相应的泊松比= 1/4,可以表示为方程( 3)的半逆方法: (3) u = 0 , τ < 1 3 , u = F 4 π μ Z τ τ 2 − 1 / 3 τ 2 + 2 / 3 1 / 2 2 τ 2 + 1 / 3 2 − 4 τ τ 2 − 1 / 3 τ 2 + 2 / 3 1 / 2 , 1 / 3 < τ < 1 , u = F 4 π μ Z τ 2 + 1 − 2 τ τ 2 − 1 / 3 τ 2 + 2 / 3 1 / 2 2 τ 2 + 1 / 3 2 − 4 τ τ 2 − 1 / 3 τ 2 + 2 / 3 1 / 2 + 2 τ 2 τ 2 − 1 2 τ τ 2 − 2 / 3 1 / 2 − 2 τ 2 − 1 2 τ 2 − 1 2 − 4 τ τ 2 − 1 τ 2 − 2 / 3 1 / 2 , 1 < τ , 在哪里 (4) τ = V 年代 t Z , 和 F 海维塞单位函数, Z 加载点之间的距离, μ 是剪切模, V _年代剪切波速度。

获得方程的数值解( 3),一个近似海维塞单位函数对应的海维塞单位函数方程( 3介绍了),见以下方程: (5) F t ¯ = 16 t ¯ 3 , 0.0 ≤ t ¯ < 0.25 , 1 − 48 t ¯ t ¯ − 0.5 2 , 0.25 ≤ t ¯ < 0.5 , 1 , t ¯ ≥ 0.5 , 在哪里 t ¯ 是无量纲时间, t ¯ = 0.5 t / t 0 , t是时间因素, t_{0的上升时间单位亥维赛函数近似。当 t0= 0.05,近似海维塞单位函数图所示 3(一个)。不难证明( 5), F t ¯ 是连续可微的,它在该地区的一阶衍生品是连续的吗 t ¯ ≥ 0 。}

通过改变极性 F t ¯ ,两组对应位移不同 Z2米和8米的距离直接加载点的计算是通过以下的方程 μ = 68 MPa和 V _年代= 200 m / s,如图 3 (b)。的到达时间 tnondimensionalized由 V 年代 t / Z 。这样,横坐标的值1.0对应于横波的到来,而0.577的值对应于纵波的到来,如图 3 (b)。可以观察到两个痕迹的第一个交叉点的到来是纵波,纵波是完全相反的极性 F t ¯ 是相反的。

尽管分析解决方案无法模拟井下的复杂几何方法,它有助于理解p波初始运动的特点,这与上述模拟结果是一致的。因此,当脉冲的方向逆转,P -和s波应该反向极性。因此,它可以达到的理论基础交叉方法应用于井下方法不当。

上述结果表明,p波的极性逆转时激发的方向是反向;因此,横波的到达时间不能准确、有效地识别根据交叉方法。除了交叉方法,另外两个横波旅行时间计算方法可以用于井下的方法,即。、峰法(PPM)和互相关法(CCM) [ 16, 24- - - - - - 26]。这两种方法可以获得可靠的 V _年代当横波波形的信号是明显的峰值。然而,相邻观测点的信号之间的相关性很差,当只有一个接收器接收信号在每个罢工。此外,由于兴奋倾向的影响,偏转,倾向峰值检波器的位置,和振幅的信号,PPM的旅行时间计算的准确性受到影响。

倾向的影响励磁、偏转和检波器的倾向,横波将三个检波器元素中发现的 X- - - - - - Y- - - - - - Z正交配置。因此,一个新的横波旅行时间计算方法。首先,均方根两个水平分量和垂直分量的信号在时域方程(收购 6)。指的是常见的最大峰值的方法,选择复合信号的波形的峰值非常横波运动的代表。通过计算时移的触发信号的峰值和峰值之间的复合信号或相邻观测点的复合信号的峰值,可以获得横波传播时间,如图所示 4: (6) 信号 混合 3 = 标记 l H 1 2 + 标记 l H 2 2 + 标记 l V 2 3 。

旅行时间的横波传播源和观测点和相邻之间间隔1米观察点计算通过PPM, CCM和NPPM分别。根据速度方程,横波速度计算。图 5显示之间的相对误差 V _年代介质的模型和计算 V 年代 倾向于激发的条件下,检波器偏转和倾向。为 V _年代错误计算PPM和CCM,信号在两个水平方向(NH签署<年代ub>1和NH<年代ub>2)使用。

观察到,在各种组合条件下,相对误差 V 年代 NPPM小于5%时,深度超过3米,甚至不到2.5%的触发信号。至于结果通过PPM和CCRM,横波在9米的相对误差图 5逐渐增加,深度逐步下降,10%在5米的深度。此外,从数据可以看出 5(一个)和 5 (c)PPM的计算精度和CCRM影响检波器的偏转和水平的选择信号。当励磁的倾角改变从20°、45°(如图 5(一个)- - - - - - 5 (f)),旅行时间计算PPM和CCRM显著的影响和相应的相对误差 V 年代 增加。结果表明,提出的峰间值的新方法(NPPM)可以减少倾斜激励的影响,检波器偏转,并倾向剪切波传播时间的计算,和确定 V _年代是真正的一个关闭。

交叉的可靠性研究方法应用到井下的离岸和在岸网站波速测试方法,我们采用了一个3 d时域显式动力学有限元模型结合MTF调查网站的P - / S波速度提出了基于交叉方法。结论和结果如下: (1)

本文中的结果表明,该理论基础、p波的极性相同,而横波与表面极性逆向前和向后罢工,是无效的