XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀

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*章 XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀簡(jiǎn)介

一、XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀原理

波速測(cè)井是利用放置到鉆孔中的傳感器接收到震源傳來(lái)的S波信號(hào)到達(dá)時(shí)間（初至），來(lái)確定鉆孔所在處地層波速的一種方法。

XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀是一套三通道高分辨率、數(shù)字化的測(cè)井儀器，具有分時(shí)采樣，迭加、濾波、信號(hào)增強(qiáng)、抑制噪聲以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)計(jì)算，顯示實(shí)測(cè)波形和測(cè)試結(jié)果等功能。

該儀器電路原理框圖如圖1所示，其基本組成有以下6個(gè)部分（其中微機(jī)為配套設(shè)備）：濾波放大部分；多路電子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；A／D轉(zhuǎn)換器；邏輯控制器；微機(jī)控制系統(tǒng)及其屏幕顯示部分；內(nèi)部檢測(cè)電路（未列入框圖）。

圖1 XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀電路原理框圖

儀器的工作過(guò)程如下：由電源供給脈沖電流，使電磁震源激發(fā)產(chǎn)生沿井壁地層傳播的P、S波，檢波器接收波的振動(dòng)信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后傳輸?shù)絻x器的前置放大和濾波部分，*行可變?cè)鲆娴姆糯笠赃_(dá)到足夠的信噪比，再進(jìn)行各種濾波（高低通、諧波抑制等），并由多路電子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將兩道并行的已放大的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣保持，變?yōu)橐宦反械碾x散脈沖信號(hào)，此脈沖信號(hào)被放大到模／數(shù)轉(zhuǎn)換器要求的幅度范圍內(nèi)，經(jīng)高速逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行量化（數(shù)字化），轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，這些信號(hào)由微機(jī)統(tǒng)一控制，經(jīng)邏輯控制電路實(shí)現(xiàn)各種功能的選擇與控制，將數(shù)字化后的數(shù)據(jù)按規(guī)定格式存入微機(jī)硬盤(pán)內(nèi)，同時(shí)原始波形曲線以及分析和處理后的結(jié)果在微機(jī)顯示屏上進(jìn)行顯示，結(jié)果還可由打印機(jī)打印出來(lái)。

XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀主要由主機(jī)、井中懸掛式探頭及連接電纜等組成。井中懸掛式探頭（圖2），主要由全密封（防水）電磁式激振源、兩個(gè)獨(dú)立的全

XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀用于工程地質(zhì)勘查主要解密封檢波器及高強(qiáng)度連接軟管等組成。當(dāng)震源向井壁作用一沖擊力后，沿井壁地層就有P波和S波傳播，在井孔震源下方懸掛有兩個(gè)檢波器， S波傳播到檢波器位置時(shí)，通過(guò)井液耦合檢波器就可以把S波的初至?xí)r間和振動(dòng)波形轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由記錄儀器記錄下來(lái)。由兩道S波的初至?xí)r間差可計(jì)算出兩道間地層的波速值。

二、XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀的應(yīng)用決以下地質(zhì)問(wèn)題：

1. XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀地層的劃分

一般情況下，不同的地層具有可分辨的波速差異，利用波速的變化，可以得到各地層的厚度及彈性波的傳播速度，傳播速度的大小直接反映了地層的“軟”“硬”程度。因此，可以對(duì)地層進(jìn)行劃分，并確定地基的持力層。

2. XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀研究土的工程性質(zhì)

除直接用V_S描述土的工程性質(zhì)外，還可利用V_S與某些物理力學(xué)參數(shù)的關(guān)系計(jì)算工程上常用的工程性質(zhì)指標(biāo)。

3. XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀為抗震設(shè)計(jì)提供參數(shù)

劃分場(chǎng)地土類別，判別地基土液化，研究地基振動(dòng)特性等。

4.XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀 劃分巖石風(fēng)化層

當(dāng)巖石風(fēng)化后，因其組織結(jié)構(gòu)被破壞，礦物成分發(fā)生變化，裂隙發(fā)育，巖體破碎，造成其波速降低。根據(jù)其波速的不同，即可劃分巖石的風(fēng)化程度。

三、XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀的特點(diǎn)

1. 將振源和檢波器同時(shí)放入井孔中，擺脫了笨重的地面敲擊震源，實(shí)現(xiàn)了波速測(cè)井設(shè)備的輕便化；

2. 由相距1.0m的兩個(gè)檢波器接收S波的傳播信號(hào)，為一發(fā)兩收裝置，避免了震源——儀器系統(tǒng)的延時(shí)引起的波速計(jì)算誤差，提高了波速測(cè)試的精度；

3. 采用互相關(guān)法計(jì)算橫波速度，實(shí)現(xiàn)了波速測(cè)井自動(dòng)化；

4. 不受場(chǎng)地條件限制，受周圍環(huán)境影響較小；

5. 鉆孔較深時(shí)，不再需要多次迭加就能得到滿意的結(jié)果；

6. 現(xiàn)場(chǎng)可直接計(jì)算并顯示波速值，提高了的工作效率；

7. 操作界面漢字顯示，儀器操作、資料處理和報(bào)告編寫(xiě)對(duì)專業(yè)技術(shù)要求不高，一般技術(shù)人員均可掌握。

第二章 XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀系統(tǒng)配置及功能

一、XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀系統(tǒng)配置

XG－Ⅰ型波速測(cè)井儀是自動(dòng)化程度較高的剪切波波速測(cè)試設(shè)備，主要配置如下：

主機(jī)、井中懸掛式探頭及連接電纜等組成（見(jiàn)圖3）。

圖3   XG－Ⅰ型波速測(cè)井儀系統(tǒng)

二、XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀主要技術(shù)指標(biāo)

1. XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀主機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)

通道數(shù)：1至3道可選；

采樣間隔：0.003ms－10ms可選；

采樣點(diǎn)數(shù)：512－16384可選；

各道時(shí)間一致性：≤1個(gè)采樣間隔；

各道振幅一致性：<3%；

頻率范圍：1－1000Hz；

前放增益：18－60dB可選；

A/D轉(zhuǎn)換精度：14位；

輸入阻抗：≤10kΩ；

觸發(fā)方式：脈沖、通斷；

延時(shí)：0－8000ms可選。

2. XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀主機(jī)整體指標(biāo)

適用環(huán)境：-10℃—40℃；功耗：約3.6W；

電源：內(nèi)置12V+48 V蓄電池，充電器輸入電壓220V±10%；

尺寸：46cm（L）×25cm（W）×29cm（H）。

3. XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀探頭主要技術(shù)指標(biāo)

懸掛式井中檢波器：

圓柱狀金屬全密封結(jié)構(gòu)，內(nèi)置2個(gè)檢波器和1個(gè)電磁式激振源。檢波器：固有頻率60Hz，靈敏度：30V/m/s；

重量：約55kg（含110m電纜）。

電磁式激振源指標(biāo)：直流48V，電流≤6A；尺寸：φ70mm；

地脈動(dòng)檢波器（選配）：

頻帶0.5—100Hz；靈敏度：1000mv/mm/s；

三、XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀儀器功能說(shuō)明

1. XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀主機(jī)外形如圖4所示。

激發(fā)按扭：主機(jī)開(kāi)機(jī)狀態(tài)下，按激發(fā)按鈕，激振源激發(fā)。

2. XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀探頭組成示意見(jiàn)圖5。

激振源激發(fā)，向井壁作用一沖擊力后，沿井壁地層就有P波、S波分別向前和向下傳播，在震源下方懸掛有兩個(gè)檢波器，S波傳播到檢波器位置時(shí)，通過(guò)井液耦合，檢波器就可以把S波信號(hào)記錄下來(lái)。根據(jù)相距1m的兩道檢波器接收到的S波的信號(hào)，通過(guò)互相關(guān)法，可計(jì)算出兩道間地層的波速值。

XG-I懸掛式波速測(cè)井儀/波速測(cè)試儀：

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