超声波测试技术在岩土工程中的应用.pdf

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1、超声波测试技术在岩土工程中的应用12吕涛,史玲(1.中国华西工程设计建设有限公司重庆分公司,重庆401147;2.重庆市地质灾害自动化监测工程技术研究中心(重庆地质矿产研究院),重庆400042)摘要:由于超声波具有检测速度快、对试样尺寸和形状要式中,E为介质弹性模量;μ为介质泊松比;ρ为介质求低并且可以反映岩石强度的特点,其在岩土工程中有着广密度。泛的应用。本文对超声波测试技术的应用原理进行分析,并将上述两式相除得:结合实例阐述其具体应用。V/V=2(1-μ)(1-2μ)ρs关键词:超声波测试;岩土工程;应用对于大多数

2、岩体而言,μ值在0．25左右,代入上式得:中图分类号:TU19文献标志码:BV≈1．73V。由此可见,纵波的传播速度要快于横波,且便ρs文章编号:1672-4011(2017)07-0056-02于测量。相关研究表明,纵波波速与横波波速相比较更能客DOI:10．3969/j．issn．1672-4011．2017．07．026观反映介质的力学特征,所以测试岩体中纵波波速操作更加简便且测量精度更高,试验费用更低。1超声波测试的基本原理4~1×10122超声波测试技术在岩土工程中的应用超声波是指频率为2×10Hz的声波。在检

3、测过程中可以通过超声波对固体材料的内部缺陷以及材料2．1声波野外测试的尺寸等进行测量,获得与之相关的全面数据。超声波为弹本工程选用仪器为RSMSY6型声波测试仪,一发双收系性波,其可以在弹性材料中进行传播,且其传播特性和材料统,测试钻孔数量为17个,基岩测试长度达到618m,观测点的弹性有着密切的关联,若弹性材料发生了变化,则超声传数量为3090个。超声波测试流程如下:探头放入钻孔内的播也会受到影响,依据这种扰动,可以客观了解到材料的弹测试点→发射超声波→经水的耦合→沿井壁传至接收换能性或者是弹性变化特征等。超声波测试就

4、是指基于超声波器Ⅰ、Ⅱ,初至时间以t、t表示,单位为μs。通过接收换能12的传播特征以及弹性材料物理特征之间的关联,对超声波传器距离计算测试点波速,公式如下:播特性进行测量,实现测量弹性材料物理参数的目标。V=L/Tp1在各向同性的固体材料中,可以依据应力以及应力变化式中:V为岩石波速;L为接收换能器Ⅰ、Ⅱ之间的距p1满足胡克定律进行计算,如下:离;△T为初至时间t、t的差值。12△221∂ϕϕ=2·22该工程中,探头放入井底,由下而上逐点观测,每个测试c∂t点之间的距离控制在0．2m,图1为声波野外测试示意图。式中,ϕ

5、为势函数;c=d/t,为超声波传播速度,d为声波传播距离,t为声波传播时间。岩土工程声波测试技术的应用是通过对纵波以及横波在岩体内部的传播规律,对岩体的物理力学状态进行判断,为岩土工程建设奠定质量基础。一般,岩体中因为存在裂隙以及结构面,因此,不能将其看作为理想的均匀介质,需要站在工程角度来看,若超声波波长不超过原岩体的空间尺寸,则需要将岩体看作为连续的各向同性线弹性材料,其内部纵波波速V和横波波速V与介质性质存在如下关系:ρsE(1-μ)V=pρ(1+μ)(1-2μ)EV=图1声波野外测试示意图s2ρ(1+μ)2．2声

6、波室内测试收稿日期:2017-03-21取42个钻孔岩样开展声波室内测试,测试仪器:RS-作者简介:吕涛(1986-),男,四川平昌人,硕士研究生,工程师,主要从事基坑及边坡治理、地灾防治、路基防护等岩土工程设计工作。MSY6声波仪、平面换能器。部分试验成果如表1所示。·56·表1声波室内测试结果(部分钻孔岩样)本工程共测试17个钻孔,先由地质值班人员通过目力钻孔岩样岩样声时岩样波速对风化界限进行划分,其后以声波值判断岩体风化带界限,钻孔岩样-1编号编号长度/cm/μs/(m·s)两者分析结果基本一致,其中2-11、2-

7、21、3-4、3-5钻孔1-12-26．9135308的岩体较为完整,其余存在较多破碎处。地质值班人员目力中厚层灰岩2-11-12-77．4145286鉴定仅仅能够判别强风化岩、弱风化岩,即使弱风化岩内存2-12-912．52159521-12-311．5235002在大量的破碎岩体也不会将其划分为强风化岩;超声波测试中厚层2-51-12-712．5235435则可以对岩体完整性有一个全面、客观的反映,当弱风化岩灰岩1-12-1313．1245458体内存在大量破碎带时,其通常会低至强风化水平。1-12-58．31555

8、33中厚层2．5测试结果分析2-101-12-611195789灰岩1-12-1512．8245335本次超声波测试达到了预期目的,通过纵波波速分析实现了对场地基岩岩体完整性、岩体风化带界限的判别,根据2．3岩体完整性分析测试结果发现岩体裂隙反应明显,可给后期地质分析与设计根据声波室内测试,取中厚层灰岩试块测试值较高