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GBT50269-2015 地基动力特性测试规范.pdf7.2.4测试孔的要求:
垂直度：用作跨孔法波速试验的钻孔，对钻孔垂直度有很高的 要求。当用跨孔法测试的深度超过15m时，为了得到在每一测试 深度的孔间距的准确数据，应进行测斜工作，因测试孔很难保持竖 直，只要一个孔有1偏差，在15m时就会有0.262m的偏移，孔间 距（以4m计）的误差就会达到6.5%。 由手测斜工作比较复杂，且需精密仪器，一般单位并不具备， 因此本条规定只限于深度天于15m的孔需测斜，但在测试孔较浅 时应特别注意保持孔的竖直。 测斜工作对测斜仪的精度要求比较高。为使由于孔斜引起的 误差小于5%，要求测斜仪的灵敏度不小于0.1°。 7.2.6采用一次成孔法是在振源孔及接收孔都准备完后，将剪切 波锤及传感器分别放入振源孔及接收孔中的预定深度处，并固定 于孔壁，再进行测试。可自上而下完成全部测试工作。 测试一般从地面以下2m深度开始，其下测点间距为1m~ 2m。但也可根据实际地层情况适当增大间距或减小间距。为了 避免相邻高速层折射波的影响，一般测点宜选在测试地层的中间 位置。 为了保证测试精度，一般应取部分测点进行重复观测，如前后 观测误差较大，则应分析原因，在现场予以解决。这种重复仅适用 于孔下剪切波锤振源的情况，而无法对标贯器做振源的情况进行
7.2.6采用一次成孔法是在振源孔及接收孔都准备完后，将剪
J3UTJ恢o 测试一般从地面以下2m深度开始，其下测点间距为1m~ 2m。但也可根据实际地层情况适当增大间距或减小间距。为了 避免相邻高速层折射波的影响，一般测点宜选在测试地层的中间 位置。 为了保证测试精度DB37／T 3222-2018 智能化交通管理设施防雷技术规范，一般应取部分测点进行重复观测，如前后 观测误差较大，则应分析原因，在现场予以解决。这种重复仅适用 于孔下剪切波锤振源的情况，而无法对标贯器做振源的情况进行 重复测试。
7.2.8按照实际测斜数据计算测点间的距离，对于跨孔法尤为
要。测斜管的安放不同，孔间距的计算方法也不同
（1）使测斜管导尚槽的方位分别为南北方向及东西方向，以 句为轴，东向为Y轴，进行测斜得出每一测点在北向和东向 对于地面孔的偏移值×、Y。则在某一测试深度，由振源孔到接 孔的距离为：
上述两方法中，第一种方法具有普遍意义，第二种方法则比较 方便。 跨孔法资料整理中，当所测试的地层上下有高速层时，应注意 不要将折射波的初至时间当作直达波的初至时间，以免得出错误 的结果。可按下列方法判明是否有折射波的影响： （1）计算出由振源到第一接收孔的波速值：
（2）计算出由振源到第二接收孔的波速值：
Upi=SI/TPl Ust = S,/Tsi
UP2S2/Tp2 Us2 = S2 /Ts2
3）计算出两接收孔之间的波速值
在考虑到触发器延迟及套管等可能的影响因素后，如果波速 值基本一致，可初步认为无折射影响。 （4）参考条文说明表1，并利用直达波，一层折射、二层折射的 时距曲线公式进行计算，以判明在各层（尤其是低速层）中，传感器 所接收到的地震波的初至时间是否为直达波的到达时间。 （5）对有怀疑的地层做补充测试工作，例如：变化测试深度，变 化振源孔的位置，单独变化振源或传感器的上下位置等，判明是否 有折射现象存在。
7.3.1瞬态法设备轻便，应用比较广泛，理论研究也较深入，但空
保证测试所需的频率和足够的激振能量。使用锤击或劵击振源一 股应铺设专用垫板。专用垫板硬度较大时，有利于激发高频波（深 变小）；专用垫板较软则有利于激发低频波（深度大）。同时，也可 通过调整锂重或夯击能量的方式调整测试深度。 7.3.2本条是面波法测试时所用到的仪器设备的基本要求。这 些仪器设备主要包括面波仪和选用的检波器。对于岩工程勘 察，仪器放大器的通频带低频端不宜高于0.5Hz，高频端不宜低于 4000Hz。接收低频信号选择具有较低固有频率的检波器，接收高 频信号要选择具有较高固有频率的检波器。一般宜不大于4Hz。 I测试方注
证测试所需的频率和足够的激振能量。使用锤击或劵击振源一 应铺设专用垫板。专用垫板硬度较大时，有利于激发高频波（深 小）；专用垫板较软则有利于激发低频波（深度大）。同时，也可 过调整锤重或夯击能量的方式调整测试深度
些仪器设备主要包括面波仪和选用的检波器。对于岩土工程 察，仪器放大器的通频带低频端不宜高于0.5Hz，高频端不宜低 4000Hz。接收低频信号选择具有较低固有频率的检波器，接收 频信号要选择具有较高固有频率的检波器。一般宜不天于4H
7.3.3本条规定了稳态面波法数据采集时检波点距、采样间隔等 关键参数选取时应当遵循的要求和方法。测试可以分为单端或双 端激振法。当场地条件较简单时，可采用单端激振法，当场地条件 复杂时可采用双端激振法。排列移动方式的选择应保证自的层的 连续追踪。 影响多道瑞利波测试质量的因素很多，除了仪器、振源等本身 的情况外，采集参数（空间采样点数、时间采样点数、检波器排列长 度、偏移距、振源与检波器排列组合等）的合理设计是关键。 （1）偏移距：偏移距是影响瑞利波形成以及分离高阶模成分的 重要因素，在设计偏移距时应充分考虑场地工作范围、振源能量和 激发频带、最大和最小测试深度、道间距和测线排列长度等综合因 素。偏移距的设计般为0.3倍～2.0倍最大测试波长，推荐为 不小于0.5倍最大波长为最好，相当于检波器排列长度，当重点测 试浅部地层时可适当减小至小于0.3倍～0.5倍测线长度。当缺 之经验时，应在现场通过试验确定。 （2）空间采样率（即道间距）、采样点数（即检波器道数）和检波 器排列长度共同控制了瑞利波测试的最小和最大有效深度，在实 际测试中应根据测试目标的深度和规模综合设计采样点数、采样 率，保证获得能够有效反映地层剖面结构的瑞利波波形信息。
面波靠近钻孔，可将测试结果和钻孔资料进行对比分析，
形特征是重要的分层和解释依据，很多研究成果表明，频散曲线上 的“之”字形异常反映了地下弹性接口的分界面，速度曲线突变的 深度往往对应介质的接口深度，故一般可以作为划分地质接口的 依据。但目前的研究尚未能给出其确切的成因和意义，它不仅与 介质的结构变化有关，也与瑞利波的多阶模成分的相互干扰有关， 与频散曲线提取原则具有密切关系，并不是所有的“之”字形拐点 都可以作为工程解译的依据，因此本条规定应注意正确解译。 根据瑞利波采集数据进行瑞利波信号提纯和频散曲线提取是 瑞利波测试中最重要的工作之一。目前关于提取频散曲线的方法 主要有频率一波数谱（f一k）变换法、慢度一频率（t一）变换法、 丘相关法、表面波谱分析方法、扩充Prony方法等。其中f一k法 能够较为可靠地分离各阶瑞利波成分，是自前比较成熟的数据处 理方法，因此本规范推荐采用这种方法。 在进行面波探测成果解释时，明确提出应与钻孔或其他数据 相结合
.4.1 弯曲无的核心是两片压电陶片，一一作为微发元， 作为接收元，它们能够实现机械能（振动波）与电能（电信号）之间 的相互转化。其中激发元和接收元由两片压电陶瓷片（PZT）与中 心金属加劲层叠合组成。
应当将弯曲元一次性完全插入土中，以保证与土体良好接 胍验业注密术曲显的保护良血波色来而量去
7.4.3应当将弯曲元一次性完全插入土中，以保证与土体
角等突起的颗粒直接接触
频率为决定输出波形是否清晰的主要因素，应该先粗调后微
保证输出波形足够清晰。 测试时宜进行三次激振，平行试验的测试结果极差不超过平 均值的10%时，取平均值。应当对测试结果进行检测，查找原因 重新测试
7.4.5在弯曲元试验中，主要有两种确定传播时间的方法，包括
7.4.5在弯曲元试验中，主要有两种确定传播时间的方法，包括
直接判别法（通过起始点、波峰或者零交叉点等特殊点判别的方 法）与数学相互关系分析法。其中，数学相互关系分析法最为精 确，但是操作繁项，因此本规范建议使用时域初达波法进行判定。
8.2.1测试设备与静力荷载设备相同，有铁架载荷台，油压载荷 试验设备，加荷可采用液压稳压装置，或在载荷台上直接加重物。 8.2.2测试前应考虑设备能承受的最大荷载，同时要考虑反力或 重物荷载，设备的承受荷载能力应大于试验最大荷载的1.5倍。 8.2.3采用千斤顶加荷时，其反力可由重物、地锚、坑壁斜撑等提 供。可根据现场土层性质、试验深度等具体条件按表2选用加荷 方法，
表2各种加荷方法的适用条件
8.2.4观测变形值可采用10mm~30mm行程的百分
有条件时，也可采用电测位移传感器观测，
8.3测试前的准备工作
8.3.1测试资料表明，在一定条件下，地基王的变形量与荷载板 宽度成正比关系，当压板宽度增加（或减少）到一定限度时，变形不 再增加（或减小），趋于一定值。对荷载板大小的选择，各国也不租 同，美、英、日等国家，偏重使用小压板，原苏联等国家一股规定用 0.5m亦有用0.25m（硬土）。我国多采用0.25m²~0.5m。 8.3.2鉴于地基的弹性变形、弹性模量和地基抗压刚度系数与地 基土性质有关，如果承压板下面的王与拟建基础下的土性质不同， 则由试验资料计算的参数不能用手设计基础，因此承压板的位置 应选择在设计基础附近相同土层上。 8.3.3试坑底面宽度应大于承压板直径的3倍，根据研究结果表 明：在砂层中，不论压板放在砂的表面，还是放在砂土中一定深度 处，在同一水平面上，最天变形范围均发生在0.7倍～1.75倍承 压板直径范围，超过压板直径3倍以上，王的变形就极微小了。另 外一些试验资料表明，坑壁的影响随离压板的距离增加而迅速减 小，当压板底面宽度和试坑宽度之比接近1：3时，这样影响就很 小，可以忽略不计。 8.3.4为了防止加载偏心，千斤顶合力中心应与承压板的中心点
8.3.3试坑底面宽度应天手承压板直径的3倍，根据研究结果表 明：在砂层中，不论压板放在砂的表面，还是放在砂土中一定深皮 处，在同一水平面上，最天变形范围均发生在0.7倍1.75倍承 压板直径范围，超过压板直径3倍以上，王的变形就极微小了。另 外一些试验资料表明，坑壁的影响随离压板的距离增加而迅速派 小，当压板底面宽度和试坑宽度之比接近1：3时，这样影响就 小，可以忽略不计。
8.3.4为了防止加载偏心，千斤合力中心应与承压板的中心点 重合，并保证力的方向和承压板平面垂直。
8.4.5测试时，先在某一荷载下（土自重压力或设计压力）加载， 使压板下沉稳定（稳定标准为连续2h内，每小时变形量不超过 0.1mm）后，再继续施加循环荷载，其值按条文中的表8.4.2选 取，也可按王的比例界限值的1/10～1/12考虑选取，观测相应的 变形值。每次加荷、卸荷要求在10min内完成（即加荷观测5min， 卸荷回弹观测5min）。
单荷级循环法：选择一个荷级，以等速加荷、卸荷，反复进行， 直至达到弹性变形接近常数为止，一般黏性士为6次～8次，砂性 土为4次～6次。 多荷级循环法：选择3个～4个荷级，每荷级反复进行加 荷、卸荷5次～8次，直到弹性变形为一定值后进行第2个荷级试 验，依次类推，直至加完预定的荷级。 变形稳定标准：考到王并非纯弹性体，在同一荷载作用下， 不同回次的弹性变形量是不相同的。前后两个回次弹性变形差值 小于0.05mm时，可作为稳定的标准，并取最后一次弹性变形值
表3各类土的泊松比值
5.5地基刚度系数是根据循环荷载板试验确定的弹性变形值
8.5.5地基刚度系数是根据循环荷载板试验确定的弹性变形值 与应力的比值求得。该方法简单直观，比较符合地基土的实际 状况。
土质地基、边坡以工程建（构）筑物在地震和其他动荷载作用 下的动力反应分析和安全评估，需要有土的动变形和强度性质参 数。在实验室内测试地基土动力性质的方法有很多种，包括动三 轴、动单剪、动扭剪、共振柱和超声波速测试等方法，各有优缺点。 目前，国内外在工程实际中应用最广的是本章的振动三轴测试和 第10章的共振柱测试这两种方法。 9.1.1的动力特性参数的确定则取决于所选用的力学模型 在循环作用应力下，王的力学模型很多，但当前较成熟且在国内外 工程界应用最广的是等效粘弹体模型，本章以这一模型为理论基 础来测定主的动剪切模量、动弹性模量和阻尼比。另外，动三轴试 验还可用于测定土的动强度（含饱和砂土的抗液化强度）和动孔隙 水压力。 9.1.2动三轴试验不但可用来对常用力学模型测定土的动力特 生参数以供工程设计分析之用，而且还可以根据科学研究探索的
土质地基、边坡以工程建（构）筑物在地震和其他动荷载作用 下的动力反应分析和安全评估，需要有的动变形和强度性质参 数。在实验室内测试地基土动力性质的方法有很多种，包括动三 轴、动单剪、动扭剪、共振柱和超声波速测试等方法，各有优缺点。 自前，国内外在工程实际中应用最广的是本章的振动三轴测试和 第10章的共振柱测试这两种方法。 所选用的力兴精型
9.1.2动三轴试验不但可用来对常用力学模型测定士的动
性参数以供工程设计分析之用，而还可以根据科学研究探索的 需要，对土样的初始应力状态、排水条件和激振方式等按特殊的要 求进行试验。本条款涉及的测试报告内容，主要是针对前者而规 定的。
9.2.1按驱动方式划分，动三轴仪包括电磁式、液压式、气压式和 惯性式。测试中所选用的动三轴仪应满足有关仪器设备和基于测 试自的所需激振能力的基本要求
反映土的动力特性，振动三轴测试的主机动力加载系统，宜具 给定任意数字信号波形进行激振的能力
9.2.3振动三轴测试的主机动力加载系统，在以正弦波形式激振
时，实际波形应对称，且其拉、压两个半周的幅值和持时的相 差均不宜大于10%。
9.2.4振动三轴仪能够实
9.3.3现行国家标准《土工试验方法标准》GB/T50123提出了
9.3.3现行国家标准《王工试验方法标准》GB/T50123提出了3 种饱和土试样的方法，即抽气饱和、水头饱和与反压力饱和。当采 用抽气饱和时，该标准要求饱和度不低于95%；当采用反压力饱 和时，该标准认为，孔隙水压力增量与围压增量之比大于0.98时 试样达到饱和。在室内测试饱和砂主、粉土的动力特性时，试样必 须充分饱和，以避免少量含气对其试验结果产生明显的影响。但 考愿到饱和黏性土试验饱和时间偏长以及对试验结果的影响相对 较小，本条款对其在周围压力作用下的孔隙水压力系数要求放松 到不应小于0.95。
月，应使试验结果能满足所试验土样在地基或边坡土中受力范围 为要求。对试样个数的规定，主要是为了对测试结果进行统计分 近和总结规律的需要
.3.5在试样完成静力固结后，应测量试样的排水量和长度变
动轴向应变的一个依据。
9.3.6.9.3.7如果在一个试样上施加多级动应变或
定动模量和阻尼比随应变幅的变化，可以节省试验工作量，对于原 状土还可节省取样数量和解决王性不均匀问题。但是，这样做有 可能因预振造成孔隙水压力升高面影响后面儿级的试验结果。为 减少预振影响，应尽量缩短在每级动应变或动应力下的测试时间， 规定了动应力的作用振次不宜天于5次，且宜少不宜多。至于对 司一试样上充许施加动应变或动应力的级数，因具体情况多变，难 以作出统一的合理规定，条文只提出了控制原则
9.3.8在未配备振动扭剪仪和振动单剪仪的实验室，只能用振动
三轴仪实测动弹性模量。因此，本条充许在动剪切模量与动弹性 模量之间相互换算，同时亦充许在剪应变幅与轴应变幅之间相互 换算。
和抗液化强度是有一定影响的。以往动三轴试验主要用于测试主 受地震动作用的特性，大多实验室配备的动三轴仪的可测振动频 率较低，由此总结出土的动力特性受振动频率影响的规律，是否适 用于解决高铁、地铁运行振动和其他工业设备运行等产生的高步 振动问题，需要研发高频土动三轴仪进行试验研究予以论证。
形式的循环应力，而实际工程中有些重要的动荷载（如地震作用） 具有很强的随机性和多频率成分。这样，在室内测试王的动强度 时就有了等效循环应力和等效破坏振次的概念。如果实际工程中
的动荷载也是正弦波，则等效破坏振次就是实际动荷载的循环作 用次数。对于地震作用，自前普遍采用的等效破坏振次与地震震 级相关，如表4所示，可供进行土的动强度试验时参考。与表中所 列等效破坏振次相对应的正弦波的等效循环剪应力幅，是地震作 用产生的最大动剪应力的65%。
表4地震作用的等效破坏振次和参考持续时间
9.4.2在动三轴仪上测试土样的动弹性模量和阻尼比，对所测得
的数据进行处理分析时，均以主的力学模型是理想粘弹体模型为 基础，同时考虑主的动模量与阻尼都随动应变而变化以反映士的 应力一应变关系的非线性特征。 9.4.7.根据基本概念和计算简图，本条款中的动内摩擦角d是 总应力抗剪强度的一个指标。而由试验结果，的动内摩擦角与 静内摩擦角相差较小，可参照静三轴试验结果取值。
共振柱测试是根据线性粘弹体模型由实测数据来计算王的动 弹模和阻尼比的，因此要求黏性土、粉土土和砂土试样在试验中承 受的应变幅一般不超过10一。 10.1.1由于各自测试应变幅范围的限制，往往需要将共振柱测 式和振动三轴测试的结果进行综合，才能获得较为完整的动剪切 模量比、阻尼比与剪应变幅的关系曲线，或动弹性模量比、阻尼比 对轴应变幅的关系曲线。
10.3.5如果在一个试样上施加多级动应变或动应力以测定动模 量和阻尼比随应变幅的变化，可以节省试验工作量，对于原状王还 可节省取样数量和解决王性不均匀问题。但是，这样做有可能因 预振造成孔隙水压力升高而影响后面儿级的试验结果。为减少预 振影响，应尽量缩短在每级动应变或动应力下的测试时间，这就要 求共振柱仪操作人员必须有一定的熟练程度。至于对同一试样上
许施加动应变或动应力的级数，因具体情况多变，难以作出统一 的合理规定，本条文只对试验在测试中出现的孔压和最大应变提 出了控制原则。
10.4.3在激振力幅一定的条件下，测得试样系统扭转振动的幅
0.4.3在激振力幅一定的条件下，测得试样系统扭转振动的幅 页曲线如图5所示，由其峰点确定共振频率f。第10.4.6中的 确定方法与此类似。
图5试样系统稳态强迫振动幅频曲线
图6试样系统自由振动信号
11空心圆柱动扭剪测试
由于天然土体往往存在各向异性，不同方向上土体的力学性 伏和参数不同，动三轴仪难以进行土体各向异性的研究，而空心圆 注动扭剪仪则是研究主体各向异性的非常实用的仪器。 空心圆柱仪能够独立控制轴力W，扭矩MT，内压力与外压 。，从而对圆筒状土体单元施加一组独立的应力分量，即单元体轴 句应力d、环向应力、径向应力.以及垂直于径向平面的剪应 方t，恰与研究平面主应力轴旋转时所需的天、中、小主应力以及 天主应力旋转角四个独立变量形成映射关系（图7），从而达到模 拟复杂应力路径的要求
图7空心圆柱扭剪原理图
与常规三轴试验相比，空心扭剪试验具有以下优点：试样为空 心薄壁，应力应变分布更均匀；试验过程中可以实现主应力轴连续
旋转；可以任意控制中主应力2的大小；可以实现非三轴复杂应 力路径试验。 11.1.1在以往的地震反应分析中，认为地震作用以水平剪切为 主DB36／T 1153-2019 公路水运工程混凝土用机制砂生产与应用技术规程，故简化为单向激振循环荷载条件采用动三轴仪测试来模拟地 震运动。然而在近场地震作用下，竖向地震力的作用也是不容忽 视的，在这种情况下，采用动扭剪测试实现偏应力与剪应力耦合的 荷载作用方式来模拟地震作用更符合实际情况。 主应力方向旋转变化是波浪、交通荷载作用下地基士体所受 应力路径的主要特征，其对土体的影响与主应力轴定向剪切应力 路径有着显著差别。动三轴仪只能控制围压和轴向偏应力两个变 量，无法模拟主应力轴方向旋转变化，而空心圆柱仪则是模拟主应 力轴方向旋转变化的最有效的试验仪器
11.2.1测试设备由压力室、轴向和旋转双驱动设备、内（外）周围 压力系统、反压力系统、孔隙水压力量测系统、轴向和扭转变形量 测系统和体积变化量测系统等组成。测试设备中的加压和量测系 统均没有规定采用何种方式，因为空心圆柱仪在不断改进，只要设 备符合试验要求均可采用。 空心圆柱扭剪系统的核心部分是加载和测量系统，这两部分 的精度决定了空心圆柱扭剪系统的性能，而信号控制与转换系统 为数据的输出和采集提供了基础。
. 实工程中， 所受动力荷载的形式是复杂多变的，仅通过施加常规的正弦波可 三角形波难以模拟真实的应力路径。空心圆柱仪的主机动力加载 系统，应具有按给定任意数字信号波形进行激振的能力
11.2.4为了减小曲率效应和端部效应对试验结果的影响,试样
几何尺寸应满足第11.2.4条的规定，以保证试验结果的合理性。
11.3.2原状试样制备过程中，应先对土样进行描述，了解土样的 均匀程度、含杂质等情况后，才能保证物理性试验的试样和力学性 试验所选用的一样，避免产生试验结果相互矛盾的现象。 现有的内芯切取法主要有机械式和电渗式两种。机械式适用 于强度较高的黏性土，利用7个直径不同的钻刀，从小到大依次对 试样进行取芯，通过渐进式地修正达到设计空心内径的要求。电 渗法适用于含水量高达80%~100%的软土，对试样施加直流电 源正负两极，利用电势降使试样中的水从正极流向负极，产生润滑 作用，把一根由探针引导穿过试样正中的电线连上负极，利用张紧 的电线切割内壁，如此内芯与试样孔壁在润滑作用下较易分离，对 试样的扰动也小。 11.3.6针对不同的工程对象，动力试验中应选用相应的真实应
各径（b）波浪作用应力路径（c)交通 8地震、波浪、交通作用应力路径
DL／T5110《水电水利工程模板施工规范》11.4.6由于空心圆柱扭剪仪既