[发明专利]海上软土波速测试方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种海上土体测试方法，尤其涉及测试软土的土体剪切波速度及岩体纵波速度的方法。

【背景技术】

准确获取各岩土层的土体剪切波速度及岩体纵波速度，对准确判定场地类别、土类别、确定隧道围岩级别、岩土体动泊松比提供精确的地球物理参数支持，同时为深圳地区海积地层纵横波波速提供精确的统计经验值。解决常规地层波速测试方法无法获取海积软弱地层真实波速的问题。

目前常规地层波速测试技术已比较成熟，包括有PS(地震纵波、横波)波测试技术及超声波测试技术等，其中PS波测试主要采用单孔捡层法测试各土层的纵波波速Vp和剪切波波速Vs，该方法是在地面水平方向敲击激震板，产生向土层四周传播的剪切波，由孔中的三分量传感器接受直达的纵波和剪切波，根据波的初至时间，计算出纵波波速Vp和剪切波波速Vs。

该方法需要先进行钻探成孔，在孔中放入传感器进行探测，要求钻孔必须畅通，不能出现垮孔及缩孔的情况，否则传感器将不能放入，无法进行测试。由于测试一般处于海域地段淤泥及流砂地层及松散的填土、填石等松软地层，成孔时极易出现垮孔及缩孔现象，在这种情况下为了保证传感器的顺利放入又必须采用套管对该部分地层进行护壁，才能保证测试工作的顺利进行。但是，如此一来，由于套管的影响，则无法准确测得该部分土体的真实波速，测量值与真实值存在较大误差，从而影响相关评价工作的准确性。目前尚未有较好方法来解决上述技术问题。

【发明内容】

本发明针对以上情况提出了一种解决海积软弱松散地层无法进行单孔波速测试的问题，同时避免了海水、套管、孔斜等干扰因素对波速测试计算结果的影响，准确获得地层波速值的波速测试方法。

本发明所涉及的海上软土波速测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一：多孔联测钻探孔，在软土区域布置三个联测钻孔，联测钻孔呈三角形布置，钻孔后并放置套管，在套管内设接收检波器采集震动数据，在每个水平层位都采用一个钻孔激发，另外两个钻孔采集的方式，并依次交换激发和采集的孔位；

步骤二：现场测试，纵波速度测试震源采用电火花震源，激发高频地震纵波，横波速度测试震源采用井下剪切波锤，贴壁激发高能量地震横波；接收检波器采用水中高精度三分量探头接收纵波和横波；

步骤三：数据处理，地震纵波(P波)和地震横波(S波)的识别及波至时间拾取采用HoleWin2.0软件，波速及各种模量的计算采用CROSSHOLE TEST INTERPRETATION软件；

步骤四：岩土体波速精细化计算，进行收发距离校正；套管波速校正；孔内海水影响校正；

纵波速度精细化计算公式为：

式中：

V_p为实测各岩土层的纵波速度；

ΔL为发射钻孔与接收钻孔中心之间的距离；

R_z1、R_z2分别为发射钻孔与接收钻孔的半径；

t为纵波初至时间；

D₁、D₂分别为发射钻孔与接收钻孔孔内套管的厚度；

V_pt1、V_pt2分别为发射钻孔与接收钻孔孔内套管的纵波速度；

V_海水为钻孔所在海域地段海水的纵波速度；

R_s为横波接收检波器(水中三分量检波器)的半径；

横波速度精细化计算公式为：

式中：

V_s为实测各岩土层的横波速度；

ΔL为发射钻孔与接收钻孔中心之间的距离；

R_z1、R_z2分别为发射钻孔与接收钻孔的半径；

t为横波波初至时间；

D₁、D₂分别为发射钻孔与接收钻孔孔内套管的厚度；

V_st1、V_st2分别为发射钻孔与接收钻孔孔内套管的横波速度；

V_海水为钻孔所在海域地段海水的纵波速度；

R_s为横波接收检波器的半径；