8、岩体声波测试(岩块声波速度测试、岩体声波速度测试)
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附件一、项目来源受某院委托,我院承担安包隧道项目工程地质钻孔声波波速测试工作。
二、任务与目的岩石声波波速测试,用于划分岩体风化壳及其强度评价、深部地层软弱结构面、破碎带埋深及岩溶发育特征的勘查,计算钻孔岩石完整性系数,判别钻孔岩层的完整性。
三、波速测试工作情况我院于2016年11月18日进场开展测试工作共完成了3个钻孔的波速测试工作,共完成310.25m的波速测试,具体工作量统计见表1.3.1所示。
四、声波波速测试原理与方法技术声波检测技术中有三个声学参量,即声速、声波波幅及频率,可对介质的物性做出评价。
各声学参量简述如下:①声速与弹性力学参数的关系:当测取岩体的纵波及横波声速Vp与Vs,并已知岩体密度ρ的情况下,便可以获取岩体的动弹性模量E、剪切模量G和泊松比б,从而做出对岩体的动力学特征做出评价。
②声速岩体完整性指数:可用纵波评价岩体的质量,可用岩石样本的纵波波速Vpr与岩石的纵波平均声速Vpo测算出岩体的完整性指数Kv。
由完整性指数,可对岩体的工程力学性质进行分类。
③声速与岩体的裂隙:当波动的前方有裂隙存在时,在裂隙尖端所产生的新的点振源浆可绕过裂隙继续传播,形成波的“绕射”。
绕射的过程声线“拉”长,声时加长,使视声波降低,故声波不仅可对岩体的风化程度加以划分,对岩体中存在的裂隙有着极为敏感的反应。
④声波与岩体结构的关系:声波在整体块状结构中得传播速度最快,在层状结构、碎裂状结构、散体结构中,由于裂隙发育程度不同,声波在这种非均质介质中传播,将会在不同的波阻抗界面产生波的折射、反射、波形转换等,使波速拉长,从而使声波随结构的复杂而降低。
由测试对象及测试目的的不同,声波测试有多种方法,具体有投透射法、折射法、反射法等。
其中折射法—单孔一发双收声测井法主要用于岩体风化壳划分及强度评价、深部地层软弱结构面、破碎带埋深及发育特征的勘查。
根据本项目特点,采取单孔一发双收声测井进行检测。
工作方法如右图所示:五、声波波速测试岩土划分依据计算岩体的完整性系数Kv:Kv=(Vpr①∕Vpo②)2①Vpr-在钻孔岩体各个岩性分段中测得的纵波波速平均值;②Vpo-选用本场地各钻孔各岩性分段的新鲜岩样纵波波速。
一、前言钻孔声波测试目的,是为了查明场地范围内岩体的波速值。
我公司于2011年9月进场,采用国产SY-5声波测试仪进行了野外数据采集,共完成14个钻孔声波测试,共计428个物理点,总深度83.0m。
二、检测原理、工作方法及测试工作情况2.1检测原理声波测井的理论根据是不同岩性和结构特征的岩体,具有不同的波速。
通过发射探头向岩体发射弹性波,接收探头接收岩体中传播的弹性波记录下来,从而获得弹性波的传播时间及频谱特征,然后结合所测钻孔的地质特点对岩体进行工程地质评价。
2.2工作方法本次测试工作所用仪器为国产SY-5型声波测试仪,探头为一发双收式,进行声波测试时,把探头放入钻孔中的测试位置,仪器的发射机通过发射探头发射超声波,经水的耦合,到达井壁沿井壁传到两接收换能器Ⅰ和Ⅱ,其初至时间分别为t1(μs),和t2(μs),这样根据两接收探头的距离,按(1)式算出测试点处的波速Vp。
Vp=L1/△T (1)其中:Vp—岩石波速;L1——两接收换能器间距;△T—波传播的初至时间差。
测试时,把探头放入井底,然后自下而上逐点观测,测试点距为0.2米。
声波测试工作按《岩土工程勘察规范》(GB5001-2001)和《水利水电工程物探规程》(DL5010-92)执行。
2.3测试工作情况钻孔声波测试工作量见表1:都匀1号《风华盛世》项目13#楼声波测试工作量统计表表1三、资料解释与成果分析对采集的波形进行手工校准,经计算机声波SY-5处理软件进行解释。
岩体平均波速统计结果见表2:都匀1号《风华盛世》项目13#楼岩体声波统计表表2综合声波测井结果,中风化段硅质岩夹泥岩岩体平均波速范围为2427~2859m/s,平均值为2676.8m/s。
四、结论取场地中风化硅质岩完整岩块波速为4200m/s。
根据声波测井结果,中风化硅质岩夹泥岩岩体压缩波速平均值为2676.8m/s,则波速比为0.637,场地中风化硅质岩夹泥岩完整性指数为0.406,岩体较破碎,场地中风化硅质岩夹泥岩属软岩,岩体基本质量等级为Ⅴ级。
岩土力学中的声波测试技术及应用第一章前言岩土力学作为地质工程学科的重要分支,研究岩土的力学性质和行为规律。
声波测试技术是岩土力学中一种常用的非破坏性检测手段,它可以通过声波在岩土体内传播的反射、折射、透射等现象,获取岩土体的物理参数等信息。
本文将对声波测试技术在岩土力学中的应用进行介绍。
第二章声波传播基础声波是指在介质中传播的机械波,它的传播速度与介质的密度、弹性模量、泊松比等参量有关。
在岩土力学中,声波可以通过固体、水和气体等多种介质传播,但固体介质的传播方式最为常见。
固体介质中的声波分为纵波和横波两种类型,纵波是指沿传播方向振动的压缩波,能够穿过液体和气体等任何介质,传播速度相对较大;横波是指沿传播方向垂直振动的剪切波,不能穿过液体和气体介质,传播速度相对较小。
在岩土力学中,通常采用纵波进行声波测试。
第三章声波测试仪器声波测试仪器是进行声波测试的基础设备,其主要包括发射器、接收器、信号处理系统和显示器等模块。
其中,发射器负责向岩土体内发射声波,接收器负责捕获岩土体内反射的声波信号,信号处理系统负责对捕获的信号进行放大、滤波、AD转换等处理,将测试结果以数字或图形形式显示在显示器上。
具体的声波测试仪器型号和技术规格应根据具体测试需求进行选择。
第四章声波测试应用4.1 岩土体评价声波测试可以通过测试不同深度和方向的声波速度,从而推算出岩土体的弹性模量、泊松比等物理参数,并绘制出声速曲线和射线图等图形,以显示岩土体的结构特征和质量状况。
同时,声波测试还可用于探测岩土体内的裂隙、孔隙和薄层等缺陷,以评价岩土的可靠性和稳定性。
4.2 岩土体勘探声波测试可以向岩土体内发送高频率的声波信号,并通过记录反射波、折射波和透射波等信息,获取岩土体的结构、材质、厚度和深度等信息。
在岩土体勘探中,声波测试可以有效地实现对地下水位、地基承载力和建筑物基础等信息的探测和分析,为工程建设提供技术支持。
4.3 岩土体治理对于存在岩土体滑坡、塌陷、沉降和爆炸等灾害风险的区域,声波测试可以提供可靠的预警和监测手段。
岩体声波检测在坝基固结灌浆试验中的分析和评价固结灌浆是将浆液灌入岩体裂隙或破碎带,以提高岩体的整体性和抗变形能力为主要目的的灌浆工程。
本文通过对台山核电淡水水源拦河坝坝基固结灌浆试验进行简要概述,通过灌后岩体声波检测,对固结灌浆提高基岩强度和变形性能进行分析和评价。
标签:拦河坝;坝基;固结灌浆;试验研究一、工程概况台山核电厂一期工程淡水水源工程新松水库位于台山市赤溪镇的曹冲河,坝址位于曹冲河下游新松村附近,是台山核电厂工程的配套工程,工程主要包括碾压混凝土重力坝、输水管线及进库道路三部分。
大坝坝顶高程51.0m,最大坝高54.0m,由挡水坝、溢流坝和放水底孔组成。
大坝各建筑物基础基本都建于γ52(3)黑云母花岗岩弱风化带岩体上,整个坝基面要求进行固结灌浆,以改善岩体的力学性能,降低岩石的渗透性,加强岩石的完整性。
固结灌浆按坝基面灌浆范围分成Ⅰ~Ⅳ四个分区,包括坝踵两排(下0+001、下0+003.5)、帷幕下侧一排(下0+007.6)、坝趾两排及建基面上断层破碎带。
固结灌浆设计工程量:钻孔832个,单孔灌浆深度6m或8m,灌浆总深度5946m。
二、试验区布置2.1试验区选择固结灌浆试验选择在右岸9#坝段桩号0+307.5~0+315.0砼24m高程平台,该区地基出露岩性为中粗粒结构花岗岩,基岩以强风化夹弱风化为主,局部见弱风化岩石露头,球状、囊状风化较发育,风化不均,普遍超挖。
高程为19.8m~22.5m。
断层sf23在坝轴线下游16m处横穿本坝段,宽度15cm~60cm,充填石英脉及压碎岩,胶结紧密。
沿断层形成宽度约1.8m~3m的断层影响带,坝肩底部裂隙有少量地下水渗出。
2.2试验区布置试验分A、B两组进行,每组布置6个钻孔。
A组孔间距为3m,排间距3m,灌浆段长8m,灌浆压力为0.4Mpa;B区孔间距断层区3m,排间距3m,灌浆段长8m,压力0.6Mpa。
灌浆完成后A、B组各布置1个检查孔。
授课教案课程名称:安全环境监测技术
3)岩体的物理力学特性对波速的影响
(1)岩性对波速的影响:岩性越好,越致密,波速越高,据此可以划分岩性,岩层等。
(2)岩体结构对声波传播速度的影响:结构面越多,风化越强,波速越低,与结构面垂直方向的波速低于平行方向的波速。
(3)岩体应力状态对波速的影响:随着岩石应力的增加,岩石裂隙闭合,孔隙减小,使波速增加;但当应力增加到超过岩石的弹性状态进入破坏状态时,裂隙再次出现,岩石即将破坏,波速也将急速下降。
(4)岩体强度对波速的影响:岩石的单轴抗压强度与波速成正比:
)
为,为(为,单位为其中2c p c p 2
c 3/kg s /m 138515124)
s /km cm /kg s (10cm R R s p p c νννν+-==
(5)湿度对波速的影响:湿度增加波速略有增加,当含水量达70%以上时,波速增加较快。
8.3.2岩体声波测试技术常用的声波探测仪器
1)声波换能器(声波探头) (1)类型:横波探头,纵波探头。
(2)结构组成:a.压电晶体 b.辐射体 c.配重 d.外壳 e.引线 如图: (3)电特性:a.输入输出阻抗:低阻;b.谐振频率:即工作频率 几千赫
—几兆;c.辐射方向:单向辐射;d.辐射角:越小越好。
有时用指向性表示。
2)声波探测仪的工作原理 如图所示:。
坝基开挖岩体质量跨孔声波检测分析发布时间:2021-12-24T02:13:15.364Z 来源:《建筑科技》2021年11月中32期作者:成勇吉[导读] 工程岩体是长期在地质作用下由一种或多种矿物形成的具有复杂结构和特征的固态自然集合体,其在一定地质和物理化学条件下相对较稳定。
但在实际工程建设中,由于岩体开挖、爆破等外部扰动会导致岩体赋存条件发生变化,进而引起岩体开挖面的力学特性改变,若无法探明岩体完整性及沿深度方向的溶蚀裂缝发育情况,盲目进行方案设计和施工,势必会给工程安全埋下巨大隐患,甚至可能引发重大工程质量和人身伤害等恶性事故。
本文主要分析坝基开挖岩体质量跨孔声波检测。
中国水利水电第四工程局有限公司成勇吉青海西宁 810000摘要:工程岩体是长期在地质作用下由一种或多种矿物形成的具有复杂结构和特征的固态自然集合体,其在一定地质和物理化学条件下相对较稳定。
但在实际工程建设中,由于岩体开挖、爆破等外部扰动会导致岩体赋存条件发生变化,进而引起岩体开挖面的力学特性改变,若无法探明岩体完整性及沿深度方向的溶蚀裂缝发育情况,盲目进行方案设计和施工,势必会给工程安全埋下巨大隐患,甚至可能引发重大工程质量和人身伤害等恶性事故。
本文主要分析坝基开挖岩体质量跨孔声波检测。
关键词:坝基岩体;地质钻孔;声波检测引言声波检测是利用波速、振幅和频率等声学参数会随岩体断裂构造、裂隙发育、密度和应力等因素性能变动而发生变化的规律,通过检测声波声学参数及变化规律的方法,来定量评估开挖、爆破等对岩体结构特征的损伤范围及程度,为施工开挖质量检测、坝基处理和设计方案优化等提供准确、可靠的地质数据资料。
1、检测内容和目的根据工程地质条件、施工工艺及设计要求,该工程建基岩体质量检测内容和目的如下。
1)对坝基岩体进行检测,对原设计建基面的岩层及结构面分布、岩体质量及相关力学与强度参数进行复核;并根据检测资料确定是否对原设计建基面进行适当的调整。
岩体声波测试
包括(岩块声波速度测试、岩体声波速度测试)
岩体声波速度是指声波在岩体中的传播速度。
岩体声波速度,能较直观地反映岩体结构好坏、帮助划分岩体类别以及计算岩体的动弹性参数等。
岩石声波速度,又分横波和纵波传播速度两种,测试方法一般有脉冲超声波法和共振法。
(一)岩块声波速度测试
岩块声波速度测试是采用超声波法,测读声波在岩石试件中的传播时间和距离,进而计算岩石声波速度和动弹性参数的一种方法。
该测试适用于能制成规则试件的各类岩石。
试件加工及描述应符合有关规定。
测试耦合剂可用凡士林、黄油、铝箔或铜箔等。
测试选用换能器的发射频率,应满足下式要求:=2v p/D
式中ƒ———换能器发射频率,Hz;
v p———岩石纵波速度,m / s;
D———试件直径,m。
1、测试要点
采用直透法或平透法布置换能器,量测两换能器中心距离。
将试件置于测试架上,对换能器施加约 O. O5MPa 的压力,测读纵波或横波在试验件行走的时间;如试件在受力状态下测试,宜与单轴压缩变形试验同时进行。
测试结束后,应测定超声波在标准有机玻璃中的传播时间,确定系统的零延时,或将发射、接收换能器对接,测读零延时。
2、测试成果整理
按下列公式计算岩块的纵、横声波速度:
V p=L/(t p-t0)V s=L/(t s-t0)
式中v p———纵波速度,m / s;
v s———横波速度,m / s;
L———发射、接收换能器中心间的距离,m;
t p———纵波在试件中行走的时间,s;
t s———横波在试件中行走的时间,s;
t O ———仪器系统的零延时,s。
(二)岩体声波速度测试
岩体声波速度测试,是通过测定纵、横波在岩体中的传播时间,进而求得声波在岩体中的传播速度及动弹性参数的一种方法。
适用于各类岩体。
岩体声波速度测试可在钻孔、平洞、地表露头等部位,按工程需要布置测线,以电脉冲、锤击、电火花等方式激发声波进行。
测试耦合剂可用凡士林、黄油、铝箔或铜箔等。
测试前应对测试岩体进行地质描述。
主要内容包括:岩石名称、完整性、风化程度、岩体结构面性状、节理裂隙延伸情况、测线位置以及测点平面地质图、钻孔柱状图等。
采用岩体表面声波速度测试时,测点表面应大致修凿平整,并擦净测点表面;在钻孔或风钻孔中进行岩体声波速度测试时。
应将钻孔或风钻孔冲洗干净并注满水。
1、试验要点
量测接收换能器与发射换能器或接收换能器与锤击点之间的距离,测距相对误差应小于 1%。
当进行孔间穿透测试时,量测两孔口中心点的距离,测距相对误差应小于 1% ;若两孔轴线不平行,应量
测钻孔的方位角和倾角,计算不同深度处两测点的距离。
待声波仪预热后,可进行声波发射并测读声波传播时间。
测试结束前,应确定仪器与换能器系统的零延时。
2、测试结束,按下列公式计算岩体的纵、横波速度:
V p=L/(t p-t0)V s=L/(t s-t0)V p=L/(t2-t1)
式中 L———发射、接收换能器中心间的距离,m;
t p———纵波在岩体中行走的时间,s;
t s———横波在岩体中行走的时间,s
t1、t2 ———发双收单孔平透直达波法测孔时,两接收点收到的首波到达时间,s。