[发明专利]孔内稳态激振剪切波测试系统及方法

说明书

本发明提供了一种孔内稳态激振剪切波测试系统及方法，该系统包括交流信号发生装置、贴壁装置控制器、直流电流控制器、波速测试仪以及按照预设间距依次放置在钻孔内的激振器、第一传感器、第二传感器；交流信号发生装置与激振器电连接，直流电流控制器与激振器电连接；贴壁装置控制器分别与激振器、第一传感器和第二传感器电连接，控制激振器、第一传感器和第二传感器上分别设置的贴壁装置撑起或收缩；波速测试仪分别与激振器、第一传感器、第二传感器电连接，能够解决采用地表瞬态激振时，当孔深较大或岩土层较硬，或者当钻孔位于水域，无法通过地表激振激发剪切波，造成的无法进行剪切波的测试的技术问题。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，更具体地说，是涉及一种孔内稳态激振剪切波测试系统及方法。

背景技术

剪切波速是反映介质对剪切波传播能力和土体动力特性的一个重要参数，土层的剪切波指标在工程实践中得到了广泛的应用。单孔法波速测试是岩土勘察中测试岩土体剪切波速度的重要手段。

目前，单孔法剪切波速测试多采用地表瞬态激振，使用大锤在孔口水平上激振上压重物的剪切板激发剪切波成分占比高的地震波，利用放置在孔内指定深度的三分量检波器和波速测试仪器接收地面激振、由地层介质传递至孔内的地震波，利用波在震源和检波器之间的距离和传播时间计算地层剪切波速。但是这种采用地表瞬态激振方式，当孔深较大或岩土层较硬，地表激振的能量可能无法满足深部测点的测试要求，或者当钻孔位于水域，无法通过地表激振激发剪切波，导致无法进行剪切波的测试。

发明内容

本发明的目的在于提供一种孔内稳态激振剪切波测试系统及方法，以解决现有技术中存在的采用地表瞬态激振，当孔深较大或岩土层较硬，地表激振的能量可能无法满足深部测点的测试要求，或者当钻孔位于水域，无法通过地表激振激发剪切波，导致无法进行剪切波的测试的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供一种孔内稳态激振剪切波测试系统，包括：交流信号发生装置、贴壁装置控制器、直流电流控制器、波速测试仪以及按照预设间距依次放置在钻孔内的所述激振器、第一传感器、第二传感器；

所述交流信号发生装置与所述激振器电连接，所述直流电流控制器与所述激振器电连接；

所述贴壁装置控制器分别与所述激振器、第一传感器和第二传感器电连接，控制所述激振器、第一传感器和第二传感器上分别设置的贴壁装置撑起或收缩；

所述波速测试仪分别与所述激振器、所述第一传感器和第二传感器电连接。

进一步地，所述激振器包括激振器壳体、振动头、激励体和贴壁装置；

所述振动头与所述直流电流控制器电连接，所述激励体与所述交流信号发生装置电连接，所述激励体固定在所述激振器壳体上，所述振动头与所述激励体通过弹簧连接，所述振动头的端部设置有位于所述激振器壳体外部的振块，所述贴壁装置设置在激振器壳体的两端。

进一步地，所述振动头包括第一铁心和第一电磁线圈，所述第一铁心位于所述第一电磁线圈内部，所述直流电流控制器与所述第一电磁线圈电连接，用于向所述第一电磁线圈提供直流电。

进一步地，所述激励体包括第二铁芯、第二电磁线圈，所述第二铁芯位于所述第二电磁线圈内部，所述交流信号发生装置与所述第二电磁线圈电连接，用于向所述第二电磁线圈提供交流电。

进一步地，所述贴壁装置包括两个对称设置在所述激振器壳体端部的贴壁机构，所述贴壁机构包括电动推杆、复位弹簧、撑壁杆；

所述电动推杆设置在所述激振器壳体上，所述撑壁杆通过中部设置的支撑点可转动的固定在所述激振器壳体的侧壁上，所述撑壁杆的一端与所述电动推杆连接，所述撑壁杆的另一端与所述激振器壳体通过所述复位弹簧连接，所述电动推杆与所述贴壁装置控制器电连接。