土壤的剪下波速是分析土壤特性與工程設計的一個重要參數。土壤的剪下波速一般可由下孔法 （Down-Hole, DH）或跨孔法（Cross-Hole，CH），直接量測，下孔法或跨孔法量測過程包括在預鑽孔不同深度中放置地震檢波器以量測地震波速。下孔法是指在一個鑽孔的孔口激振，在其孔底接收振波，以確定通過岩土體波速的方法。
基本介紹
- 中文名：下孔法試驗
- 外文名：down-hole method
- 學科：岩土工程
- 目的：岩土土體波速
- 作用：量測地震波速
- 有關術語：剪下波速
簡介,剪下波速,土體液化,
簡介
在進行現場土層波速測試時，最常用的方法是PS檢層法。這是一種利用鑽孔在孔內固定拾振器進行波速測試的方法。根據激振和拾振位置的關係，PS 檢層法可以分為下孔法和跨孔法兩種。跨孔法理論上講精度高，但是，由於鑽孔存在不同程度傾斜，這種傾斜難於控制、難於測試，實際上測試精度並不高，而且，跨孔法需同時提供兩個鑽孔，所需費用大。下孔法費用低、方法簡單、操作方便、結果能夠滿足工程需要，在現場波速測試工作中得到了廣泛的套用。從表面特徵看，P 波的傳播速度大於S 波，頻率也高，因此在同一記錄上，P 波首先到達，然後是S 波。在實際測量中，一般由三分量記錄中的豎直道記P 波，在兩個水平道上記S 波。由於在工程套用中， S 波的測試主要是測SH波，因為SH 波具有一個重要的特性，即當振源的激振方向相反時，其振動波形的初至相位產生反相，利用這一特性可以判定記錄波形中的SH 波的初至，正確判定了SH 波的初至，就可以確定波的傳播時間，進而計算波的速度。
下孔法試驗一般基於“孔中液體不能傳播剪下波”這一理論，在彈性波勘探專業書籍中規定“孔中三分量檢波探頭須配備可充氣的膨脹膠囊，每測一點，須給膨脹膠囊充氣，並通過其膨脹作用使探頭緊貼孔壁,以便有效地接收剪下波信號”。這種規定對保證剪下波的可靠接收的確是有益的，但實測起來困難很多，隨著鑽孔加深，液壓加大，充氣量難以掌握,常發生氣囊、輸氣管路破裂故障。另外鑽孔深部輸氣管路極易扭曲，或與信號線相互纏繞，從而造成氣路阻塞故障。
剪下波速
剪下波，稱S波、橫波。傳播時介質質點振動方向與波的前進方向相垂直的體波。它是使介質呈剪下狀態的波動，因此只能在地球內部固體部分中傳播。由於斷層錯動所激發的地震波能量中S波比P波大，而且一般建(構)築物的抗側力能力較弱，所以S波往往是造成工程結構破壞的主要原因之一。
剪下波速是指剪下波在土層中的傳播速度。常用以表征土的剛度性質，是地基土抗震分析中的常規指標。常用的原位測試方法有利用直達表面波的地表穩態振動法和利用直達剪下波的鑽孔測速法。也可通過人為激震的方法產生震動波，在相隔一定距離處記錄振動信號到達時間，以確定橫波在土內的傳播速度。測試方法一般有單孔法、跨孔法等。剪下波速是抗震區確定場地土類別的主要依據。剪下波速測試是指在場地某處激振，在相隔一定距離處記錄振動信號到達時間，以確定橫波在場地土內傳播速度的現場測試方法。包括單孔法、跨孔法等。
土體液化
土體液化是飽和土體在靜力、滲流、尤其是動力(主要是地震)作用下，因嚴重喪失抗剪強度而向液體狀態轉化的一種現象。它是由於土體在不排水條件下(或者是由於滲流比降的增加)受剪力作用時體積趨於收縮，引起孔隙水壓力升高，使土骨架上的有效應力降低以至消失所致。
土體液化類型及其危害：土體液化分為完全液化、間歇性液化及流土3種類型。
完全液化：鬆散土體在很大剪應變下仍處於剪縮狀態，使土的強度幾乎喪失，在靜力剪下或循環剪下下都會引起無限度的流動。它多發生於飽和、疏鬆、排水不暢的無黏性土或少黏性土中，常見於地震烈度6度以上的地震區，表現為土體表面噴水冒砂、上部建築物的嚴重開裂、沉陷或傾倒，以及土坡的流動性滑坡等，可對工程造成嚴重危害。
間歇性液化：對於密實土體，剪應變增大會使土體因剪脹而產生負值的孔隙壓力，導致強度部分恢復，這時在循環剪下作用下會產生以有限變形為特徵的間歇性液化，它對工程的危害要比完全液化的小得多。
流土：因滲流的水力比降達到臨界比降所發生的一種液化現象(見滲透變形)。
土體液化勢評估：液化勢指土體潛在的發生液化的可能性。影響土體液化勢的內部因素有土的組成、密度、結構性、應力狀態與應力歷史等;外部因素有土體的埋藏與排水條件，振動的強度、歷時與頻率等。由於影響因素複雜，難以精確評估。一些簡單方法都建立在工程經驗基礎上，分別以土體的地質年代、顆粒組成、相對密度、標準貫入擊數、液性指數或剪下波速等以及地震烈度作為判別依據。進一步評估土體液化勢的方法，以現場和室內動力特性試驗提供的高質量土質參數為基礎，進行動力反應分析，做出評價。此外，振動台模型試驗和離心機模型試驗也能提供定性或定量的分析。
土體液化防治：防止土體發生液化及其對工程的危害，可以從改良土性、壓密土體、改善排水條件和應力條件以及防止土體流動等方面採取措施。常用的措施有換土、振動壓密、排水、壓重和圍封等。
