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1、岩土工程界第11卷第8期检测与分析单孔声波测试在灰岩地区的应用黄略(辽宁有色勘察研究院)摘要单孔声波测试在岩溶、节理较发育的灰岩内测试速度往往偏低,造成人为的对完整指数计算偏低,进而对岩体质量等级分类划分较为保守,原因是声波在不光滑岩壁上产生绕射所致。为了消除这种影响,在灰岩地区测试出的波速值应加一个调整系数,这个系数应建立在大量钻孔勘察实际数据和钻孔声波测试数据数理统计基础上。关键词单孔声波测试一发双收测试系统临界角岩体完整性指数滑行波单孔声波测试一发双收系统在工程勘察中应用程,施工区覆盖层较薄,出露岩性主要
2、为灰岩,且构较为广泛,其主要应用目的为:通过测试岩体中波的造、节理发育。此工程共有146个钻孔,其中8个钻传播速度来确定岩体的风化程度及破碎程度。一般孔做了单孔声波测试,这8个钻孔还做了井中电视情况下,如花岗岩、砂岩、石英岩等地区其测试结果摄像,8个声波测试钻孔均取上了较完整的岩芯。较为准确,但在灰岩地区,岩体波速测试结果往往偏测试仪器采用岩海RS-ST01C型声波测试仪,在弱低,与工程勘察实际不符,经探讨,建议采用一组经风化灰岩岩体中声波测试结果如表1。结合井中电验系数,对实测波速值进行修正。视图像及岩芯照片
3、(图2),明显可以看出声波测试所确定的岩体完整指数偏低,没有客观地反应岩体1单孔声波测试一发双收系统测试原理的完整程度。声波测试是弹性波测试方法中的一种,其理论表1弱风化灰岩岩体中声波测试结果基础建立在固体介质中弹性波的传播理论上,该方测试点岩体测试岩块取样岩块测试完整性孔号法是以人工激振的方法向介质(岩石、岩体、混凝土深度(m)波速(m/s)深度(m)波速((m/s)指数构筑物)发射声波,在一定的空间距离上接收介质ZK915152714151558710121ZK1016102681161052300126物
4、理特性调制的声波,通过观测和分析声波在不同ZK1419102886191057330125介质中的传播速度、振幅、频率等声学参数,解决一ZK25810279081053130128系列岩土工程中的有关问题。超声波测试在地质勘ZK2724102841241056730125ZK3119152933191558780125察中得到广泛应用,如岩体、土体结构特征评价及强ZK34910266191054370124度分类;岩体、土体的弹性力学参数、静力学参数测ZK4313152736131553980126定;岩体岩面
5、爆破、灌浆等施工质量的检查等(图1)。3声波在灰岩岩体中传播途径及传播时间探讨在理想状态下,声波在孔内传播途径如图3。从发射器发出的入射波以不同的角度投射至界面上,根据透射定律可知,随着入射角a的增大,透射角b也随着增大,透射波射线偏离法线向界面靠图1声波测试原理方框图拢,当a角增大到某一角度时,可使b=90b,这时透射波就以V2的速度沿界面滑行,形成滑行波,并称这时的入射角为临界角i,写为:2声波测试在灰岩地区应用效果辽宁本溪地区某水泥厂新建厂区工程勘察工1收稿日期22008-01-3061检测与分析GEOT
6、ECHNICALENGINEERINGWORLDVOL.11No.8图2钻孔岩芯照片用上述原理,我们将已知条件代入,图4可简化为图5。设声波在水中传播速度V1=1500m/s;在岩石中传播速度V2=4000m/s。岩壁光滑情形下,滑行波以同样的角度折射到T1和T2,且在水中运行的距离相同,则有:图3声波在钻孔中的传播途径T=TO+OO1+T1O1TTO+OO2+T2O212V1V2V1V1V2V1V1012msini=T2-T1=V=50LsV22如果已知V1、V2,就可由上式求出临界角。在灰岩地区,岩溶、节理
7、发育岩壁不光滑情形根据波前原理,高速滑行波所经过的界面上的下,如图6设A点滑行波产生绕射,声波的传播途任何一点,都可看作从该时刻振动的新点源。径将发生变化。62岩土工程界第11卷第8期检测与分析首先我们要证明在T1点接收到的首波是原来表2的T1还是从A点发出的Tc1。测试点岩体测试岩体推算岩块测试推算/测试孔号OO1T1O1OO1-011深度/m波速/m#s-1波速/m#s-1波速/m#s-1调整系数T1-Tc1+-V2V1V2ZK915152714347358711128ZK10161026813094523
8、0111522(AO1+T1O1)ZK1419102886339257331118-=Ls>0V1ZK258102790314353131113T>Tc,说明在T点首先接收到的是Tc。ZK27241028413356567311181111ZK3119152933347758781119若T2点接收到的时间不变仍为T2,则有T2-ZK349102661321754371121T1
