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1、岩土工程测试专题之四隧道工程无损检测技术隧道分类<按不同性质分为不同的种类>1、按地质条件：土质隧道、岩质隧道2、按埋置深度：深埋隧道埋深h≥3D浅埋隧道0.5D＜埋深h＜3D超浅埋隧道埋深h＜D3、按长度分：特长隧道L＞3000m长隧道1000m＜L≤3000m中隧道500m＜L≤1000m短隧道L≤500m4、按地理位置：山岭隧道城市隧道水下隧道2隧道工程的无损检测主要项目包括隧道围岩特性的检测，隧道支护衬砌质量检测等；检测技术方法有弹性波(地震、声波)探测、电法、电磁波法、回弹等。34.1围岩特性的声
2、波检测隧道围岩特性的检测技术中应用较多的是声波探测技术。工程岩体声波探测技术主要检测内容有岩体动力特性检测、围岩分类指标检测、隧道围岩性态的监测（如围岩松弛带检测等）、工程措施效果检测（如爆破影响带检测）、喷锚支护和注浆加固效果的检测等。44.1.1围岩松弛带声波检测隧道在开挖前，岩体应力处于平衡状态，开挖后出现自由空间，周围的应力状态发生变化，进行新的调整，应力重分布，既所谓二次应力效应；二次应力场性态除了与岩土体性质有关外，主要与隧道开挖的形状、尺寸以及开挖方式有关，其应力大小与隧道地区初始应力、构造背
3、景、埋深及地下水活动等条件有关；异于开挖前的岩体，或受开挖影响范围内的岩体称“围岩”；而强度有明显降低、产生塑性变形范围的岩带称“松弛带”。5围岩松弛带的性态和范围的确定，是隧道支护设计和评判围岩稳定的重要参数之一。过去铁道部门以普氏理论的fk值(普氏系数、拟摩擦系数)来确定所谓“坍落拱”的高度，大量的生产实践表明与实际情况有较大出入。无论是从“松动压力”或“变形压力”观点出发，松弛带之范围大小都是设计隧道和评价围岩稳定性的重要参数之一。采用声波探测技术，可以在隧道施工现场测定松弛带的性状和范围。6松弛带的
4、测定方法：在施工毛洞中选择代表性断面，布置若干组测孔，用单孔法或双孔法进行声测。测出隧道围岩径向的纵波速度Vp、横波速度Vs，动模量等参数，作为判断松弛带范围的依据。7围岩不同分带，其波传播特征是：①应力升高的裂隙压密带，表现为波的相对高速区；②应力下降的裂隙张裂或松动圈，表现为相对低速区；③原岩应力状态为原岩正常的波速区。根据实测资料，典型的Vp-L曲线，大致可归纳为四种：(a)“一”型，无明显分带，围岩较完整；(b)“ㄟ”型，无松弛带，有应力升高，围岩较坚硬；(c)“厂”型，无应力升高带，有松弛带；(d
5、)“凸”型，松弛带和应力升高均有。8图中：Ⅰ类—松弛带，Ⅱ类---应力升高带，Ⅲ类---原岩带(a)只有Ⅲ类；(b)有Ⅱ、Ⅲ类；(c)有Ⅰ、Ⅲ类；(d)有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。9Ⅲ无松弛带根据每个代表性横断面的Vp-L曲线，画出松弛带的范围。10根据日本池田和彦等研究，得出弹性波测定松弛带的经验公式：①爆破法开挖：式中：R---松弛带厚度(m)；D---开挖断面宽度(m)；h--开挖断面高度；v、V---围岩、岩石试件波速(m/s)。②掘进机开挖(大约为爆破的1/2左右)③对塑性变形及膨胀围岩：11测试注意问题传感
6、器耦合：声波测孔的耦合有两种方法,一种是干耦合,另一种是水耦合干耦合即利用一个胶囊包在测试探头上,然后往胶囊内注水,通过胶囊内的水和胶囊橡胶和孔壁耦合,这种方法的好处是现场工作简单,工作效率比较高,但缺点也很大,这是由于孔壁没有直接和水接触,发射信号衰减很大；水耦合方法是在探头的外端加装一个阻水橡胶气囊,这样可以直接往钻孔内注水,使探头换能器直接通过水和孔壁耦合,减少发射能量的衰减。该方法现场操作比较复杂,工作效率较低,但能保证资料的可靠性。尤其适用顶孔、角孔测试。12声波发射震源：有自发射（一发二收）、电
7、火花、锤击自发射能量小、测距短，适用于单孔；电火花能量较大，可用于跨孔，一般需要交流电源，在洞室内难度大；锤击硐壁表面，能量大，适用单孔。跨孔孔斜校正：跨孔测试要求对穿测试孔平行,但在洞室内很难做到,当出现两个孔的方位和倾角都不一致时,就应进行孔斜校正,以保证测试成果的可靠性。134.1.2围岩分级指标的声波检测围岩分级声波检测中，应注意声波测试设备及工作条件的不同，跨孔法、单孔法、锤击法测试结果略有差异，各自计算的完整性系数Kv彼此相差±10%左右。目前，各行业波速划分标准不同，基本如下表：围岩类别ⅠⅡⅢ
8、ⅣⅤKv＞0.750.75～0.50.5～0.350.35～0.2＜0.2Vp(km/s)＞54～53～42～3＜2144.2隧道支护施工质量无损检测4.2.1检测内容及目的在隧道支护工程中主要应用的无损检测项目为锚杆长度、砂浆饱满度的检测和围岩注浆加固效果的检测，采用较普及的检测方法为弹性波法。国内外对锚杆施工质量的检测目前主要是拉拔试验，费时、破损性大且只能抽检。最关键的，根据锚杆的锚固作用机理，常规的锚杆拉
