声波测井在隧洞松动圈检测中的应用ppt课件.ppt

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1、论文题目：声波测井在隧洞岩体松动圈检测中的应用长江工程地球物理勘测武汉有限公司水利电力物探信息网2007年学术交流年会论文主要内容引言1声波测井的基本原理2洞壁围岩松动圈的划分3工程实例4结论引言声波在不同介质中传播，速度有很大差别，而且声波幅度的衰减、频率的变化等声学特性也是不同的。声波测井就是利用原位岩体的声学特性来研究钻井地质剖面、岩体物理力学性状，解决相关工程问题的一种测井方法。1声波测井的基本原理声波检测技术的基本原理是用人工的方法在岩土介质和结构中激发一定频率的弹性波。这种波以各种波形在材料和结构内部传播，并由接收仪器接收，通过分析和研究

2、接收和记录下来的波动信号，来确定岩土介质和结构的力学特征，了解其内部缺陷。声波检测是利用纵波的波速来检测围岩的性质，其表达式为：Vp=由波速的表达式可知，弹性介质的性质及种类不同，弹性常数及密度不同，弹性波在介质中的传播速度也不同。围岩爆破开挖后，洞室周边的围岩将发生应力重分布，出现塑性变形形成非弹性变形区即应力降低区，也称围岩松动圈。松动圈中裂隙较发育，使得围岩的完整性下降，应力降低，密度变小，从而减低弹性波在此范围内的传播速度。因此可利用弹性波来检测围岩松动圈的位置。2洞壁围岩松动圈的划分用声波测井法检测松动圈的依据是洞壁围岩不同性质的各带具有不同

3、的声波响应。应力下降带表现为相对的低速（包括爆破和开挖等引起的松动），记为“低”；应力上升带则为高速区，记为“高+”；原岩应力区（完整基岩）的波速值相对也较高，记为“高”。对于洞径较大的洞壁围岩而言，波速值随钻孔深度变化的趋势主要有二种类型：（1）“低、高+、高（一般而言，低＜高＜高+，下同）”型，（2）“低、高”型，无应力上升带。以上分析表明：根据声波波速值随钻孔深度的变化曲线，可以划分松驰圈的范围和形状，了解洞壁围岩的声波波速值特征。3工程实例某水电站阻滑健隧洞岩体松动圈检测工作选用的方法为单孔声波纵波速度测井，测量方式点测，声波检测装置采用HX-

4、PZT-S45G2型一发双收干孔探头，单孔声波换能器主频23.97KHZ,换能器最大直径为45mm，最小源距0.3m，测量间距0.2m，检测点距为0.2m。测试主机是武汉岩海公司生产的RS-UT01C型声波检测仪（见图1）。图1声波测井仪器结构图该水电站阻滑健主洞根据已有地质资料可知，其岩性以红花园组（O1h）的灰～深灰色厚～中厚层生物碎屑灰岩，近底部夹页岩及燧石层和大湾组一段的（O1d1-1）的灰绿色页岩夹薄层灰岩为主。沿洞深方向，内侧壁地层以红花园组（O1h）为主，顶拱部位基本沿顶拱中线，向内侧壁一侧地层岩性分布为（O1h），向外侧壁一侧则为（O1

5、d1-1）；外侧壁上部有（O1d1-1）地层分布，下部主要为（O1h）地层。根据阻滑键的工程地质情况和岩体力学性质，并结合工程进度布置测孔，测孔孔径为60mm，孔深为4m左右。K0+033剖面拱顶和外侧壁拱腰岩性为大湾组一段的（O1d1-1）的灰绿色页岩，其他部位以红花园组（O1h）的灰～深灰色厚～中厚层生物碎屑灰岩为主。图2为K0+033剖面声波测试图。图2K0+033剖面声波测试图从图2可以看出，声波测试曲线（仅以KO+033剖面为例）为“低、高”型，无明显的应力上升区,围岩应力分布直接从应力下降区过渡到原岩应力区。围岩松驰圈的划分依据是应力下降区

6、与原岩应力区的分界线，亦即Vp曲线的“低、高”拐点。在孔口处由于爆破开挖的影响，围岩比较破碎，爆生裂隙比较多，纵波波速值比较小，之后由于爆破造成的影响逐渐减小，纵波波速逐渐增大，再到围岩基本未受到爆破开挖影响区，波速幅度变化不大。由于各检测孔位所处的地层地质条件不同，其松动圈影响深度的划分标准也不尽相同，因而对每个断面来说，声波曲线的变化缺乏一定的可比性，但对每个检测孔来讲，其原岩应力带与相对速度较低的应力下降带之间的界限是很清楚的。根据声波波速值随钻孔深度的变化曲线，我们可以划分松动圈的范围在0.8-1.2m左右。对整个阻滑键声波曲线进行统计分析，发

7、现页岩地区相对灰岩地区的松动圈影响深度普遍较深，这主要跟页岩和灰岩本身的一些物理力学特性有关，页岩受爆破影响更大。另外，统计分析显示拱顶受爆破影响的松动圈相对同一剖面周边部位（拱腰和拱脚）要深，同一剖面平面展开图中显示（如图2）为中间深，两边较浅的变化趋势。4结论（1）利用声波测井对隧洞岩体松动圈的检测在原理和实践上都是可行的。（2）由于页岩和灰岩本身的物理力学特性，在同一剖面上页岩地区相对灰岩地区受爆破影响的松动圈普遍要深。谢谢二零零七年九月