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单孔声波法在岩体松动圈测试中的应用 胡文义 (二滩建设咨询有限公司，四川 成都) 摘要：了解洞室周边介质应力状态、探测洞壁岩体的松驰厚度、测试松驰岩体及未松驰岩体的力学参数 关键词：围岩松弛圈、岩体完整性。 1.前言 随着数据处理技术的发展，水利水电工程物探技术也随之提高和拓宽，许多新技术、新方法在生产实践中显示出强大的生命力而不断的发展完善，应用范围也不断拓宽；如地质雷达技术、声波勘探技术、电阻率层析成像和地震(声波)CT技术等都在工程实践中取得了良好地应用效果，发挥着愈来愈重要的作用；同时，常规物探方法的应用范围和数据处理技术也不断进展，所取得的成功实例枚不胜举。 地下洞室开挖后，破坏了岩体原有的平衡条件,岩体内的应力重新分布。一般情况，在洞壁周边的岩体将出现应力释放的松弛圈，这取决于岩体所处的地质构造情况，岩体的物理力学特征等，以及地下洞室在岩体中的部位、形状、洞径大小和施工方法。 2．单孔声波的测试方法 对本工程岩体松动圈的测试，我们采用的是钻孔法单孔测试，该方法是建立在固体介质中弹性波传播理论基础上，以人工激振的方法向介质发射声波，在一定的空间距离上接收被测介质物理特性所调制的传播速度、振幅、频率等声波参数，通过数据处理与分析，解决岩土工程中的有关问题。声波检测是一种轻便、灵活、快捷、高效的检测方法。 单孔声波检测用于了解沿孔深方向岩体的质量，在检测时是将收、发换能器置于同一钻孔中，发射换能器F一般采用圆形压电陶瓷发射声波脉冲，散射半角?1，其大小与发射换能器中压电陶瓷圆管的高度h有关。选择适当高度h的圆管，按斯奈尔定律，第一临界角i=arcsinVR/Vo，其中VR为岩体波速，Vo为水的波速。当?1＞i时，将一束声波通过井液，以临界角i射入岩体中，在孔壁产生滑行纵波。根据惠更斯原理，沿孔壁滑行波每点都成为新的波源，又以临界角i的声波束折射到钻孔中，并被换能器S1和S2接收。 单孔声波检测观测系统示意图 (F—发射换能器 S1、S2—接收换能器) 换能器F与S1、S2 之间的距离应设计成使沿孔壁传播的波比经水中的直达波先到达S1和S2，同时F与S1、S2 换能器之间的连接物应采用隔声橡胶或做成网格状，以阻断或延迟经连接物传播的直达波，当分别测得声波从F发射，到达S1、S2 的时间为t1、t2时，BC段声波速度Vp可按如下公式计算；记录点位置在两个接收换能器之间，当保持检测点间距等于两个接收换能器间距时，即可取得连续的声波速度曲线。进而得到钻孔周边岩体的深度—超声波纵波速度的剖面曲线，由此可判断岩体松动圈的范围。 式中：Vp—岩体声波速度； △L--S1、S2 两个接收换能器间的距离；t1、t2—为发射换能器分别到达S1、S2 接收换能器的时间。 3.用单孔声波法对官地电站地下厂房围岩测试 官地电站地下厂房EL1199.30～EL1203.70高程上、下游侧10个钻孔进行声波测试，本次10个测试孔的声波累计测试长度m，各钻孔测试情况1-1 孔号 桩号 高程(m) 孔深(m) 上仰或下斜角度(0) 声波测试长度(m) 测试方法 CF1199-2S 厂横0+0.70上游侧 1.30 20 下斜5 2全孔注水 CF1199-3S 厂横0上游侧 1.30 20 下斜5 2全孔注水 CF1199-4S 厂横0上游侧 1.30 15.2 下斜5 全孔注水 CF1199-5S 厂横0上游侧 1.30 20 下斜5 全孔注水 CF1203-6S 厂横0上游侧 12 20 下斜5 全孔注水CF1199-2X 厂横0+0.70下游侧 1.30 20 下斜5 2全孔注水 CF1199-3X 厂横0游侧 1.30 20 下斜5 20 全孔注水 CF1199-4X 厂横0游侧 1.30 20 下斜5 全孔注水 CF1199-5X 厂横0游侧 1.30 20 下斜5 全孔注水CF1203-6X 厂横0游侧 12 20 下斜5 全孔注水 4．测试成果分析 4.1 声波检测成果 根据10个声波测试孔的曲线成果和声波测试数据，并结合地质资料，取右岸地下厂房新鲜玄武岩声波速度为6600m/s，资料的处理、分析、解释遵照《水电水利工程物探规范》DL/T5010-2005进行，声波测试成果表见2-2。 官地厂房EL1199.30m～EL1203.70m高程检测孔表 -2 孔号 桩号 高程(m) 深度(m) 声波平均值(m/s) 稳定段围岩声波平均值(m/s) CF1-2S 厂横0+0.70上游侧 1.30 2.3 2907 5960 CF1199-3S 厂横0上游侧 1.30 0.9 3027 5121 CF1199-4S 厂横0上游侧 1.30 1.7