剪切波速
北京高考语文-大连发展
2023年3月18日发(作者：雷雨话剧)本文以本软件处理的一个工程为例，说明程序的操作步骤：
1．选择桌面上的“”的快捷方式，运行本程序：
2．程序开始，出现“程序入口”：
3．输入程序作者给予的“帐号及密码”，选择“进入”：
4．进入“开始程序”界面：
在“参考规范”可以浏览“地基动力特性测试规范（GB/T50269-97）”；
在“帮助”下可以浏览“用户手册”和“关于本程序”。
在“项目”下创建一个新项目，弹出“工程信息及数据处理”窗口；
5．选择“1.基本信息”，填写关于工程的基本信息以及所在场地的基本烈度等：
6．选择“导入测点数据”，将测试数据导入程序默认路径中：
本工程中有两个测孔，数据文件类型均为“txt”，分别找到相应数据文件导入：
导入完成提示“导入已完成”：
7．数据导入完成后，进入“测孔信息”：
将每个测孔的“测孔号”、“数目”等信息填写到相应位置，并且要将各测点的基本信息由地表依次添
加到程序中：
例如：输入“29”号，深度：28.5m；文件编号：21；土层数：7；土层名称：风化岩；土层描述：片岩；
选择“添加”：
添加完成后，完成第5号测孔的数据填写，选择“下一个测孔”，出现“导入已完成”，将数据送给程
序处理：
同样完成7号孔的数据填写：
8．选择最后一个测孔的“确定”后，返回“工程信息及数据处理”，选择“3数据处理”,进入“数据处理”：
9．首先选择“1．计算”，程序在DOS下计算：
10．计算完毕，返回“数据处理”：
11．选择“2．生成剪切波速图”，进入“生成剪切波速图”界面后，选择“生成各测孔波速并返回”，则
程序依次生成各孔的波速，并且自动保存到默认目录下：
返回“数据处理”：
12．选择“3．查看结果”，程序展示计算的结论：
13．返回“数据处理”，选择“4.测点波形”：
进入“实测数据”，选择“生成各测点图形”，则程序会依次生成每个测孔每个测点的波形图：
14．完成波形的绘制，返回“数据处理”选择“报告”：
程序会弹出“撰稿人”及“主要地层名称”的对话框，输入完毕选择“OK”：
过后，程序会自动生成Word形式的报告：
本次工程的报告详见附录一。
16．生成报告后依次选择“完成”退出本程序：
附录一：
中国农业银行烟台分行场地剪切波速测试报告
测试：
审核：
批准：
烟台市勘察设计研究院有限公司
2007年6月8日
一概述
烟台市勘察设计研究院有限公司承担了中国农业银行烟台分行剪切波速测试工作。该场
地位于烟台市芝罘区，地层以杂填土、粉质粘土、粗砂和片岩为主，详细地层分类情况见地
质勘察报告。我们于2007年6月5日和2007年6月7日分别对5号孔和7号孔的剪切波速
进行了测试，本报告将详细给出这次波速测试的过程、计算原理、测试结果、波速分布和实
测记录曲线。
二测试依据的规范
测试采用单孔法速度检层技术，测得的剪切波速是钻孔内相邻两个测点中间土层的平均
波速。测试和分析方法严格遵照如下的规范进行：
1《地基动力特性测试规范》(GB/T50269-97)；
2《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)。
三测试仪器配接及测试方法简介
本次测试使用的仪器有：JBT型井下测试探头，JBC1型触发传感器，891放大器，以上
三种仪器都由中国地震局工程力学研究所生产；北京东方振动与噪声技术研究所生产的
COINV306A型数据采集与信号处理系统。现场测试的仪器配接如图1所示。
各孔利用水平锤击上压重石（大约1.0吨）的木板激发剪切波，木板下部铺沙垫平，以
保证与地面紧密接触。木板中部下面埋置触发传感器，木板的长向中垂线对准测试孔中心，5
号及7号孔口与木板的距离分别为0.9米及1米，满足《地基动力特性测试规范》(GB/T
50269-97)的相关要求。
5号钻孔深29.5米，探头下达的实际深度为28.5米，7号钻孔深21.5米，探头实际下达
深度为21.0米，两次测试分别分29个及21个测点。对每个钻孔，测点的划分合理地考虑了
场地地质分层和《地基动力特性测试规范》规定的每隔1-3米布置一个测点的要求，详细的
测点布置参见两个孔相应的剪切波速测试记录表和剪切波速测试结果表。测试时，均采用自
下而上按预定深度进行测量的方式。
四剪切波速计算方法
在剪切波速层检法里，测得的剪切波速是钻孔内相邻两个测点中间土层的平均波速。首
先从记录的波形确定JBT型井下探头S波的初至时刻，再根据激振点触发传感器的S波初至
时刻确定激振S波从触发到达探头位置的旅行时间，然后由测量绳的读数和激振源到孔口的
距离确定波的行程，最后按照下式(1)计算测试点的土层剪切波速。
图2所示为波速计算的示意图，h1，h2，…，hi，…，hn为钻孔内各测点间的厚度；S
为激振源到孔口的距离，本次测试S分别为1.8米和2.9米；α1，α2，…，αi，…，αn
是波的入射方向与孔壁间的夹角（锐角）；记t1，t2，…，ti，…，tn分别为相应测点剪切波
的旅行时间（即该测点触发传感器的S波到时和井下探头的S波到时差），则第i个测点所在
JBT型井下测试
探头
JBC1型触发传
感器
891放大器
数据采集与信号处
理分析系统
图1测试仪器配接示意图
土层的剪切波速由下式确定：
其中
Hi为从地面到第i测点的距离。
当激振源距离孔口的距离很小或者测点深度足够深(Hi＞20米)时，cosαi≈cosαi-1≈1。
此时，式（1）可以近似地表示为
为求精确，本次波速计算分析设计的软件严格遵照以上分析的公式(1)和(2)进行。
五剪切波速测试记录和结果
（一）剪切波速测试记录表
表15号孔剪切波速测试记录表
工程名称：中国农业银行烟台分行剪切波速测试测试孔编号：No.5
工程地点：烟台市芝罘区S=0.9m测试日期：2007-6-5
测点序号测试深度(m)地层名称土层描述斜距校正系数到时差(ms)
11
素填土
0.7430.01
22
素填土
0.9120.02
33
粉质粘土可塑
0.9580.02
α
n
α
i
α
2
α
1
h
n
h
i
h
2
h
1
S
激振源及触发传感器位置
JBT井下探头及
气囊
V
1
V
2
V
i
V
n
图2剪切波速计算示意图
44
粗砂稍密
0.9760.03
55
粉质粘土可塑
0.9840.03
66
粉质粘土可塑
0.9890.03
77
粉质粘土可塑
0.9920.04
88
粘土可塑
0.9940.04
99
粘土硬
0.9950.05
1010
粘土硬
0.9960.05
1111
粘土硬
0.9970.05
1212
全风化片岩
0.9970.06
1313
全风化片岩
0.9980.06
1414
全风化片岩
0.9980.06
1515
强风化片岩
0.9980.06
1616
强风化片岩
0.9980.07
1717
强风化片岩
0.9990.07
1818
强风化片岩
0.9990.07
1919
强风化片岩
0.9990.07
2020
强风化片岩
0.9990.08
2121
强风化片岩
0.9990.08
2222
强风化片岩
0.9990.08
2323
强风化片岩
0.9990.08
2424
强风化片岩
0.9990.08
2525
强风化片岩
0.9990.09
2626
强风化片岩
0.9990.09
2727
强风化片岩
0.9990.09
2828
强风化片岩
0.9990.09
2928.5
强风化片岩
1.0000.09
表27号孔剪切波速测试记录表
工程名称：中国农业银行烟台分行剪切波速测试测试孔编号：No.7
工程地点：烟台市芝罘区S=1m测试日期：2007-6-8
测点序号测试深度(m)地层名称土层描述斜距校正系数到时差(ms)
11
素填土
0.7070.01
22
素填土
0.8940.02
33
粉质粘土可塑
0.9490.02
44
砾砂稍密
0.9700.02
55
粉质粘土可塑
0.9810.03
66
粉质粘土可塑
0.9860.03
77
混砂砾粘土
0.9900.03
88
混砂砾粘土
0.9920.04
99
粘土硬
0.9940.04
1010
粘土硬
0.9950.04
1111
混砂砾粘土硬
0.9960.04
1212
混砂砾粘土硬
0.9970.05
1313
强风化片岩
0.9970.05
1414
强风化片岩
0.9970.05
1515
强风化片岩
0.9980.05
1616
强风化片岩
0.9980.05
1717
强风化片岩
0.9980.06
1818
强风化片岩
0.9980.06
1919
强风化片岩
0.9990.06
2020
强风化片岩
0.9990.06
2121
强风化片岩
0.9990.07
（二）剪切波速测试结果表
表35号孔剪切波速测试结果表
工程名称：中国农业银行烟台分行剪切波速测试测试孔编号：No.5
工程地点：烟台市芝罘区
测点序号测试深度(m)间距(m)地层名称土层描述剪切波速(m/s)
111.0
素填土
136.4
221.0
素填土
114.5
331.0
粉质粘土可塑
225.1
441.0
粗砂稍密
266.3
551.0
粉质粘土可塑
333.8
661.0
粉质粘土可塑
215.4
771.0
粉质粘土可塑
171.2
881.0
粘土可塑
250.1
991.0
粘土硬
393.6
10101.0
粘土硬
234.3
11111.0
粘土硬
395.8
12121.0
全风化片岩
449.5
13131.0
全风化片岩
424.4
14141.0
全风化片岩
424.9
15151.0
强风化片岩
425.2
16161.0
强风化片岩
381.8
17171.0
强风化片岩
505.4
18181.0
强风化片岩
432.0
19191.0
强风化片岩
432.1
20201.0
强风化片岩
432.3
21211.0
强风化片岩
432.4
22221.0
强风化片岩
432.5
23231.0
强风化片岩
432.6
24241.0
强风化片岩
432.6
25251.0
强风化片岩
506.8
26261.0
强风化片岩
506.9
27271.0
强风化片岩
506.9
28281.0
强风化片岩
432.8
2928.50.5
强风化片岩
454.7
表47号孔剪切波速测试结果表
工程名称：中国农业银行烟台分行剪切波速测试测试孔编号：No.7
工程地点：烟台市芝罘区
测点序号测试深度(m)间距(m)地层名称土层描述剪切波速(m/s)
111.0
素填土
168.0
221.0
素填土
136.1
331.0
粉质粘土可塑
195.3
441.0
砾砂稍密
267.2
551.0
粉质粘土可塑
307.6
661.0
粉质粘土可塑
255.2
771.0
混砂砾粘土
347.7
881.0
混砂砾粘土
392.8
991.0
粘土硬
394.5
10101.0
粘土硬
404.3
11111.0
混砂砾粘土硬
405.7
12121.0
混砂砾粘土硬
406.1
13131.0
强风化片岩
501.0
14141.0
强风化片岩
501.8
15151.0
强风化片岩
502.3
16161.0
强风化片岩
431.7
17171.0
强风化片岩
380.0
18181.0
强风化片岩
432.1
19191.0
强风化片岩
432.2
20201.0
强风化片岩
432.3
21211.0
强风化片岩
432.4
（三）剪切波速分布图
第5个测孔剪切波速分布图
第7个测孔剪切波速分布图
图4剪切波速分布图
六等效剪切波速和场地土类别的确定
（一）等效剪切波速
土层的等效剪切波速，依据《建筑抗震设计规范》之规定，按下式计算：
式中Vse为土层等效剪切波速，单位为米/秒；d0为计算深度，取覆盖层厚度和20米二
者较小的值，由于该场地覆盖层厚度大于20米，所以d0为20米；t为剪切波在地面与计算
深度之间的传播时间；Vsi为计算深度范围内第i土层的剪切波速；m为计算深度范围内土层
的分层数。
（二）场地覆盖层厚度和场地类别
建筑的场地类别，应根据土层剪切波速和场地覆盖层厚度按照下表划分。
表5各类建筑场地的覆盖层厚度（米）
等效剪切波速（米/
秒）
场地类别
ⅠⅡⅢⅣ
Vse＞500
0
500≥Vse＞250
<5
≥5
250≥Vse＞140
50
Vse≤140
15-80>80
根据5号孔的测试记录，场地覆盖层厚度为：17.0米，等效剪切波速为：278.1346米/秒，
该孔所在场地场地类别为：Ⅱ类。
根据7号孔的测试记录，场地覆盖层厚度为：13.0米，等效剪切波速为：319.7049米/秒，
该孔所在场地场地类别为：Ⅱ类。
（三）抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计特征周期
由《建筑抗震设计规范》附录A我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设
计地震分组之规定，烟台地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g。
设计特征周期即设计所用的地震影响系数特征周期。建筑结构的地震影响系数根据烈度、
场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定，设计特征周期应根据场地类别和
设计地震分组按表6确定，计算8和9度罕遇地震作用时，特征周期应增加0.15秒。按照规
范规定，烟台地区分组为第一组，根据表6，判断设计特征周期为0.35秒。
表6特征周期（秒）
设计地震分组场地类别
ⅠⅡⅢⅣ
第一组
0.250.350.450.65
第二组
0.300.400.550.75
第三组
0.350.450.650.90
七实测记录波形
第5个测孔第1个测点波形图
第5个测孔第2个测点波形图
第5个测孔第3个测点波形图
第5个测孔第4个测点波形图
第5个测孔第5个测点波形图
第5个测孔第6个测点波形图
第5个测孔第7个测点波形图
第5个测孔第8个测点波形图
第5个测孔第9个测点波形图
第5个测孔第10个测点波形图
第5个测孔第11个测点波形图
第5个测孔第12个测点波形图
第5个测孔第13个测点波形图
第5个测孔第14个测点波形图
第5个测孔第15个测点波形图
第5个测孔第16个测点波形图
第5个测孔第17个测点波形图
第5个测孔第18个测点波形图
第5个测孔第19个测点波形图
第5个测孔第20个测点波形图
第5个测孔第21个测点波形图
第5个测孔第22个测点波形图
第5个测孔第23个测点波形图
第5个测孔第24个测点波形图
第5个测孔第25个测点波形图
第5个测孔第26个测点波形图
第5个测孔第27个测点波形图
第5个测孔第28个测点波形图
第5个测孔第29个测点波形图
第7个测孔第1个测点波形图
第7个测孔第2个测点波形图
第7个测孔第3个测点波形图
第7个测孔第4个测点波形图
第7个测孔第5个测点波形图
第7个测孔第6个测点波形图
第7个测孔第7个测点波形图
第7个测孔第8个测点波形图
第7个测孔第9个测点波形图
第7个测孔第10个测点波形图
第7个测孔第11个测点波形图
第7个测孔第12个测点波形图
第7个测孔第13个测点波形图
第7个测孔第14个测点波形图
第7个测孔第15个测点波形图
第7个测孔第16个测点波形图
第7个测孔第17个测点波形图
第7个测孔第18个测点波形图
第7个测孔第19个测点波形图
第7个测孔第20个测点波形图
第7个测孔第21个测点波形图