层状岩体超声波测试技术的研究.pdf

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1、２０１４年第２２期（总第１５１期）江西建材勘察与测绘层状岩体超声波测试技术的研究■徐珂■九江学院土木与城市建设学院，江西九江３３２００５摘要：本文采用ＲＳＭ－ＳＹ５声波测试仪，测定了在静压力作用下玄武岩、石灰理，以测量出自然状态下岩石试件的纵波速度。读数时要读出声波波岩、花岗岩和由三者共同组成的层状岩体的纵波波速，得出层状岩体的形的起跳点、读取声时、读出纵波波速；③更换试件重复步骤３次；④岩纵波波速介于三者之间。石试件的纵波速度为３次计算结果的算术平均值。关键词：层状岩石纵波波速２实验数据测得天然状态下层状岩体试件的纵波波速、

2、天然密度结果（部分数层状岩体是由不同厚度、岩性及成分的多种岩石组合而成的天然据）为：岩层，在漫长的地质历史时期下，岩体内部出现宏观结构面和微细观损３（１）层状岩１，天然密度＝２．７５（ｇ／ｃｍ），纵波波速＝４．２５３（ｋｍ／ｓ）伤，因此层状岩体与单一岩石的特性十分不同。３（２）层状岩２，天然密度＝２．７８（ｇ／ｃｍ），纵波波速＝４．３２８（ｋｍ／ｓ）岩体介质超声波测试技术是以人工激振的方式向混凝土、岩体、岩３（３）层状岩３，天然密度＝２．７７（ｇ／ｃｍ），纵波波速＝４．２９６（ｋｍ／ｓ）石等介质发射超声波，然后在另一端接收介质

3、物理超声波，通过测定出计算出石灰岩、玄武岩、花岗岩和三者组成的层状岩体的平均纵波超声波穿透岩体后声波信号中的声学参数（包括超声波波速、波形、频波速分别为：率、频谱、振幅、衰减系数等）的变化，间接地反映出岩体的结构构造特①Ｖ石灰＝４．７４２ｋｍ／ｓ；②Ｖ玄武＝５．５１５ｋｍ／ｓ；③Ｖ花岗＝３．征、物理力学特性及应力状态的不同。超声波测试技术准确、简单、快４０８ｋｍ／ｓ；④Ｖ层状＝４．２９６ｋｍ／ｓ；速、经济无损，在简单岩体结构模型参数、岩土体动弹性参数测试和岩对于同一岩性的岩石，其天然密度越大，岩石完整性越好，结构越［１］体质量

4、评价等方面得到广泛应用。致密，声波纵波速度则越大。１试验设备与试验方法３结语１．１试验设备根据试验结果：石灰岩、玄武岩、花岗岩和层状岩体的纵波波速分试验采用ＲＳＭ－ＳＹ５数字式声波仪，由计算机、声波仪、纵波发射别为４．７４２ｋｍ／ｓ５．５１５ｋｍ／ｓ、３．４０８ｋｍ／ｓ和４．２９６ｋｍ／ｓ，从试验结果发现换能器、纵波接收换能器四个部分组成。考虑电子线路本身的延迟时纵波波速值中玄武岩最大、石灰岩次之、花岗岩最小，层状岩体则介于Ｔ０，以声传播某一固定距离Ｌ所需时间Ｔ为前提，所测计算超声波在不三者之间。同长度试件中的传播速度：由于有

5、结构面的存在，在结构面处有很多节理面、裂隙面的存在会Ｌｖ＝（１）改变岩石的应力状态分布，引起波速的减小。Ｔ－Ｔ０声波在垂直方向传播穿过水平结构层时，层间的孔隙、裂隙、缝隙式中：ｖ———声波波速Ｌ———－试件的纵向尺寸对声波会有一定的吸收作用，因此理论上声波穿过石灰岩、玄武岩、花Ｔ———超声波穿过电子线路及试件的总延迟时间岗岩组合而成的层状岩体的纵波波速应为４３７１ｍ／ｓ，而实测波速却为Ｔｏ———电子线路本身的延迟时间４２９３ｍ／ｓ。１．２试验步骤（１）制作试件。实验根据《工程岩土实验方法标准》（ＧＢ／Ｔ５０２６６参考文献－９９

6、），选用石灰岩、玄武岩、花岗岩三种岩石，切割打磨成直径５０ｍｍ，［１］赵明阶，徐蓉．岩石声学特性研究现状及展望［Ｊ］．重庆交通学院学高３３ｍｍ和直径５０ｍｍ，高１００ｍｍ的圆柱形试件，将三个３３ｍｍ试样用报，２０００，６（１９），７９．５０２粘结剂粘结形成层状岩石，制作四组试样分别为石灰岩试样、玄武［２］徐鸣洁，钟锴，俞缙，等．南京地铁工程勘查中声波测试与分析［Ｊ］．岩试样、花岗岩试样和层状岩试样，每组三个；岩石力学与工程学报，２００５，２４（６）：１０１８－１０２４．（２）试件要求。根据《工程岩土实验方法标准》（ＧＢ／Ｔ５０

7、２６６－９９）［３］彭苏萍，谢和平，何满潮，等．沉积相变岩体声波速度特征的试验研要求试件两端面不平整度误差≤０．０５ｍｍ；沿试件直径、高度的误差≤究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００５，２４（１６）：２８３１－２８３７．０．３ｍｍ；端面与试件轴线相垂直，且最大偏差不大于０．２５°［４］孙国清．原位声波测试法在岩体力学性质研究中的应用［Ｊ］．安徽（３）试验方法。①测出在天然状态下岩石试件的密度；②将试件放理工大学学报，２００６，２６（２）：５－８．在ＲＳＭ－ＳＹ５数字式声波仪的两个探头之间，一端是脉冲声波源发射［５］蔡美峰．岩石

8、力学与工程［Ｍ］．北京：科学出版社，２００２∶３５１－３５２．器，另一端是脉冲声波源接收器。试件与探头之间用浆糊作耦合剂（为了将声能充分辐射到介质中去，在被测试件和换能器之间使用耦合剂，作者简介：徐珂（１９８０出生）女，教师，硕士．以更好发挥换能器的声电效率），接收的声波全部