岩体声波测试技术

《岩体声波测试技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、.《岩体测试技术》课程结业论文岩体声波测试技术原理及在工程中的应用学院：XXX专业班级：XXX姓名：XXX学号：XXX..岩体声波测试技术原理及在工程中的应用XXX（XXXX，XXXX）摘要：声波测试技术现已变成一种常规的勘测技术，在工程地质中的应用越来越广泛这主要的原因就在于它设备简单、测试而广、经济实用，结合地质能较全而地提供岩石及岩体的多种物理力学的动态指标。本文介绍了声波测试技术的基本原理和在工程中的应用实例。关键词：声波岩体测试泊松比纵波1概述在岩体中传播的声波是机械波。由于其作用力的量级所

2、引起的变形在线性范围，符合虎克定律，也可称其为弹性波。岩体声波检测（RockMassSoundWaveDetecting）所使用的波动频率从几百赫到50千赫（现场岩体原位测试）及100到1000千赫（岩石样品测试），覆盖了声频到超声频频段，但在检测声学领域简称其为“声波检测”。应提及的是：这里所阐述的声波检测还包含一些被动声波检测，即不需要振源的地声检测技术概述。1.1岩体声波检测技术的进展概述我国岩体声波检测技术应用研究，是在上世纪六十年代中期开始的。它的起步借鉴了金属超声检测和水声探测技术，从仪器

3、研发、换能器的仿制到研制，现场原位检测及室内试件测试方法研究，经历了四十个春秋，是在一代科技工作者多学科群体的努力下完成的；到今天，检测仪器由第一代电子管式、第二代晶体管式、第三代小规模集成电路式，发展到今天的第四代，即由声波发射电路、大规模集成电路的数据采集系统、计算机嵌入式主板、操作系统软件、信号分析处理软件等组成，成为具有一定智能分析功能的声波检测分析仪，换能器多达十余个品种；由纵波测试应用发展到横波测试；由声学参量声时的应用，发展到波幅、频率的应用。目前，声波检测技术纳入了不同行业的多个规程、

4、规范，说明该项技术的发展成熟程度。1.2岩体声波检测使用的频率表1不同频率震源的检测目的、检测距离检测目的所用震源震源频率（kHZ）探测距离（m）备注大距离检测岩体完整性锤击震源0.5－5.01－50..跨孔检测岩体溶洞、软弱结构面电火花震源0.5－8.01－50岩体松动范围、风化壳划分评价超声换能器20－500.5－10岩体灌浆补强效果检测超声换能器20－501－10岩体动弹性力学参数、横波测试换能器/锤击20－50/0.5-50.5－10/1-50岩石试件枞波与横波声速测试矿物岩石物性测试研究超声

5、换能器100－10000.01－0.15决定于由岩石试件尺寸地质工程施工质量检测换能器/锤击20-50/0.5-50.5－10/1-502声波传播基本理论2.1声波基础知识2.1.1声波概念发声体产生的振动在空气或其他物质中的传播叫做声波。声波借助各种介质向四面八方传播。声波是频率在20~20000Hz范围内的振动波，低于20Hz为次声波，高于20000Hz为超声波。2.1.2声波的种类无限介质中的波存在两种波：纵波，横波。纵波的质点振动方与波传播方向相平行，横波的质点振动方与波传播方向相垂直。声波是

6、一种纵波，是弹性介质中传播着的压力振动。但在固体中传播时，也可以同时有纵波及横波。2.2声波的声速岩体声波检测技术得到广泛应用，有着完善的物理基础。首先，我们讨论岩体的声速与岩体物性间的关系。鉴于岩体的结构特征，和检测的对象既有大块的岩体，也有小尺寸的岩石试件，由固体中波动方程的解可知，岩体或岩石的几何尺寸与声波波长相对关系的不同，边界条件是不一样的，声速的表达式也不一样，有必要对它们分别讨论。2.2.1无限固体介质中的声速无限体(介质)指的是介质的尺寸远比波长l大，理论及实验证明当介质与声波传播方向

7、相垂直的尺寸D，存在D＞(2~5)l，此时的介质可认为是无限体。无限体纵波的声波传播速度：（1）无限体横波的声波传播速度：..（2）式中　Ｅ――弹性模量（Pa）Ｇ――剪切模量（Pa）m――泊松比（无量纲）r――质量密度（kg/m3）2.2.2有限固体介质中的声速2.2.2.1一维杆的声速(1)一维杆的边界条件：当固体介质的尺寸和波长满足下列关系称为一维杆。即：式中　l――波长D――一维杆直径L――一维杆的长度(2)一维杆轴线方向的纵波声速为:（3）显然，VB与无限体的纵波声速相差，当m=0.2～0.2

8、5，(3)论述一维杆的声速的目的是：在测取岩石试件的声速时，岩石试件可能是圆柱体，也可能是长方体，故不可以把岩石试件的尺寸加工成一维杆，因为这时测出的声速是（3）式的一维杆的声速，不是无限体的声速，其值不能代表现场测到的岩石无限体的声速，也不能作为计算岩体完整性指数的VPR值。(4)如果把岩石试件有意加工成一维杆，测其轴向声速，再按（3）式可以测算出岩石的弹性模量。2.2.2.2二维板的声速当岩体的尺寸满足二维板的边界时，即在X及Y方向的尺寸远大于Z方向