资源描述：
《隧道围岩弹性波测试技术浅析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第33卷,第3期公路工程Vol.33,No.32008年6月HighwayEngineeringJun.,2008隧道围岩弹性波测试技术浅析张敏,胡帆(湖南省交通科学研究院,湖南长沙410015)[摘要]拥有众多节理和裂隙等结构面的隧道围岩,当牵涉到隧道开挖效应、静动荷载等外部因素的作用时,其表现为一种更加复杂的岩土介质,实时监测其围岩完整性及爆破开挖所产生的松动范围就显得尤为重要。通过理论计算并结合工程实例,总结出一套隧道围岩弹性波测试技术,为同类检测提供借鉴参考。[关键词]隧道;围岩;弹性波测试;龟裂系数;围岩松动圈+[中图分类号]U451.2[文献标识码]B[文章
2、编号]1002—1205(2008)03—0125—03InitialAnalysisonElasticWaveMeasurementtoTunnelSurroundingRocksZHANGMin,HUFan(HunanCommunicationResearchInstitute,Changsha,Hunan410015,China)[Keywords]tunnel;surroundingrock;elasticwavemeasurement;crocodilecoefficient;sur2roundingrockloosecircle隧道围岩的岩体中往往包含各种层
3、面,如节理声波的实质是弹性介质的机械振动,超声波是和裂隙等结构面,当牵涉到隧道开挖效应、静动荷载介质质点振动频率在超声频率范围内的弹性波动,等外部因素的作用时,其表现为一种更加复杂的岩它遵循基本的弹性波动方程理论。无限体中纵波的土介质。在隧道施工过程中,利用声波在岩体内的传播速度Vp为:传播特性,以测定岩体的弹性常数,了解岩体的某些λ+2μE(1-μ)Vp==物理力学性质,判断岩体的完整性以及破坏程度等,ρρ(1+μ)(1-2μ)这就是隧道围岩的弹性波测试。式中:E为弹性模量(杨氏模量);ρ为密度;μ为泊松比。1岩石中声波传播原理由此可以看出,介质中声波的传播速度实质上
4、岩石跟大多数弹性介质一样,在外力的作用下,是由介质的动弹性力学参数决定的。产生的变形有两种基本形式:一种是形状保持不变,2隧道围岩弹性波测试方法只是体积大小变化的体变(即膨胀与收缩变形);另一种是体积保持不变,而形状发生变化的剪切变形2.1现场测试(即各边之间的夹角变化)。这两种变形同时存在,现场一般采用双孔孔间穿透法,即通过在岩石而体变是由张力、压力引起,剪切变形是由剪应力引中钻凿两个相互平行的孔,孔径一般为50～60mm,起。因此,由于不同性质的外力作用,在岩体内产生孔深一般为2～3m,间距一般为1.0～2.0m,将发相应的两种波形:纵波和横波。纵波简称P(Prim
5、a2射换能器和接收换能器分别安设在两个钻孔中,现ry)波,表示初始波的意思,特点是质点的振动方向场进行弹性声波脉冲的发射和接收试验。由声波脉与传播方向互相平行;横波简称S(Secondary)波,表冲发射源在岩石中激发高频弹性脉冲波,用高精度示次至波的意思,特点是质点的振动方向与传播方的接收系统接收记录脉冲在岩石中传播过程中表现向互相垂直。通常情况下我们关心和测试的是纵波的波动特性,根据首波的到达时间及波的能量衰减(P波)的传播特性。特性、频率变化程度等特征,即可获得检测区域内的[收稿日期]2008—04—20[作者简介]张敏(1973—),男,湖南邵阳人,工程师,主要
6、从事试验检测工作。©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net126公路工程33卷岩石密实度参数,从而判别被测岩体的完整性及松件声速。动范围。测试系统见图1。表1岩体完整性分类表龟裂系数K岩体完整程度岩体结构>0.75完整性好、裂隙少完整块状结构0.75～0.45完整性较好、裂隙间距大于20～30cm块状<0.45完整性差、裂隙间距小于20～30cm碎裂状2.3围岩松动圈计算岩体开挖洞室后,洞室周围岩体产生应力重新分布,形成次生应
7、力场,周围岩体将依次出现应力降低区、应力升高区和原岩应力区。处于应力降低区图1弹性波测试系统的岩体由于开挖被破碎,加以施工爆破等影响,是不稳定的,这样就在洞室周围形成一定厚度的松动圈为提高换能器的声波效率,使声能尽最大可能(带)。松动圈范围的测定,是评价岩体稳定性和支辐射到岩体中去,并使声波尽可能多的传递到接收换能器,要求换能器和岩壁之间保持良好的声阻抗护结构设计的重要依据。这样,在洞室壁的各个部位布置适量的测孔,量匹配。理想的状态是换能器与岩壁之间不存在声波测距洞壁不同深度的各点声波传播速度的变化,绘阻抗界面,但这在技术上是困难的,通常
