声波测井技术在岩土工程勘察中应用

声波测井仪在勘察中的运用通常的声波测井如声速测井和声幅测井，只记录纵波头波的传播时间和第一个波的波幅，而且只是利用了井孔中非常少的波列。

实际上，换能器在井孔中激发出的波列携带着很多的地层信息。

声波全波列测井采用数字记录方式记录了井孔中的全部波列，利用数字信号处理的方法从全波列中提取所感兴趣的信息，用于声波测井资料的地质解释。

1井孔中的声波及其波型成分在钻孔中，由点声源激发的全波列是由多种波列成分组成的，主要包括纵波、横波、伪瑞雷波和斯通利波等(见图1)。

(1)纵波纵波(又称滑行纵波)是由声源发出的以第一临界角入射到井壁后，在井外地层并靠近井壁且以图1全波列波形图地层中的纵波速度沿井壁滑行的波。

这种波在沿井壁传播的同时，又会以第一临界角为折射角折回井中，被接收器接收到。

(2)横波横波又称为滑行横波，它类似于纵波，从射线声学的角度来看，横波头波是由声源发出且以第二临界角入射到井壁后在井外地层并靠近井壁以地层中的横波速度传播的波，这种波在沿井壁传播时又会以第二临界角为折射角折回井中，被接收器接收到。

(3)伪瑞雷波以相速度介于井内流体中的纵波速度和地层中的横波速度传播的无几何衰减的高频散波。

(4)斯通利波以大于且近似等于井内流体中的纵波速度传播的无几何衰减的微频散波。

2声波全波列测井仪系统组成及工作原理2.1系统组成目前在国内工程勘察行业，适用的声波全波列测井仪器主要为北京大地华龙公司生产的XG-Ⅱ长源距全波列测井仪，该仪器是一套双通道高分辨率、数字化的测井仪，具有分时采样、迭加、滤波、信号增强、抑制噪声以及现场实时计算、实时显示实测波形和测试结果等功能。

测井仪系统由主机、井中全波列声系、连接电缆、平面换能器(用于岩芯的波速测试)和数据处理软件组成。

主要技术指标见表1。

井中全波列声系由一个发射探头和两个接收探头组成(见图2)，发射探头距接收探头1的距离为1.05m，距接收探头2的距离为1.25m，两接收探头间距为0.20m。

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。

论声波测井在地质勘察中的应用摘要：声波测井由于其仪器携带方便，测试方法简单，在地质勘察中获得了广泛应用。

本文阐述了声波测井原理，并通过一工程实例说明声波测井在工程地质勘察中的应用。

关键词：声波测井工程地质勘察应用1.引言在工程地质勘察中采用钻探方法，有时由于钻探工艺和操作水平等原因，岩芯采取率很低，或者在钻探过程中，由于机械破坏作用使岩体的物理状态发生了变化，使岩芯呈砂状和碎块状，对于现场技术人员很难判断地层的真实情况，甚至于造成误判和错判，但是通过一定的手段对孔壁的物理性质进行检测，可以判断地层岩石的真实情况，声波测井就是检测钻孔内孔壁情况的一种方法。

2.测试原理声波测井测试测试原理如图所示，发射换能器（T）将声波仪发射机输出的具有一定功率的电信号转化为声信号发出后，二个接收换能器（R1和R2）则分别接收声信号转变为电信号，输入到声波仪的输入系统中。

在发射点与二个接收点之间，会形成一个复杂的声场，发射出的声波经过井液射向井壁，一部分透过井壁进入岩石中（透射波），一部分反射回来（反射波），其中以临介角i入射这一部分则在井壁上产生滑行波，另外还有一部分直接沿井液传播（直达波）。

不同的声波走时都不相同，因井液的波速小于岩石的波速，所以滑行波最先到达接收器。

形成信号波形的初始起跳，一般称为”初至”。

分别读出二个接收换能器初始起跳的声时，按下式即可计算岩体的纵波波速：Vp=ΔL /（T2—T1）其中：Vp为纵波波速，单位m/s；ΔL为二个接收换能器的跨距，单位m；T2为二号接收换能器初始起跳的声时，T1为一号接收换能器初始起跳的声时，单位s。

一般说来，波速的大小主要与岩石的密度、表面破碎程度、裂隙或节理发育程度以及岩石的孔隙度、胶结程度、风化程度等因素有关。

由现场和实验室研究表明，岩体的密度高、单轴抗压强度大则纵波波速高；岩体越致密，岩体声速越高；结构面（层面、节理、裂隙等）的存在，使得声速降低；岩体风化破碎程度大则声速低。

岩土工程勘察声波测井技术岩土工程勘察声波测井技术岩土工程勘察是指对地下建筑工程中所涉及的岩土、地下水等物理和力学性质进行调查、分析和研究，以确定地下情况及特性，并为地下工程设计和施工提供客观依据。

随着国民经济的快速发展，对地下工程的需求越来越大，而岩土工程勘察作为地下工程建设的基石，在工程实施过程中也经常发挥着重要作用。

然而，传统的岩土工程勘察方法往往存在效率低、精度不高等问题，为此，科技的不断进步推动了岩土工程勘察领域的技术更新与升级，声波测井技术就是其中的代表之一。

声波测井技术是一种利用地面或井下产生的声波对地下岩土物质性质进行判断的一种技术，它通过声波的传播速度、衰减特性等信息，对地下岩土物质的性质进行分析，在岩土工程勘察中应用十分广泛。

声波测井技术依据其不同的传播方式，可以分为三种类型：正向波测井、反射波测井和全波测井。

正向波测井是通过井头把声波在一个方向上较远地传输，然后观测波传播速度和能量损失情况，以推断地下岩土体密度、声波速度、压力等物理参数。

反射波测井则是将声波通过井壁向地下障碍物发射，观测声波反射时的波形和时间，通过反射波与入射波的交错变化及其关系，综合判断出地下物质的类型、厚度、速度反差、裂缝情况等。

全波测井则是同时用正向波和反射波两种方式进行声波测量，从而获取更全面的地下物质信息，是当前应用广泛的一种声波测井技术。

不同类型的声波测井技术在应用上也存在一些差异性，正向波测井由于其操作简单，对仪器本身的精度标定要求较低，在实际应用中通常用于探测未知地下结构的具体属性和性质。

反射波测井吸收了正向波测井的一些特点，同时在精度上有所提高，并且能够很好地解决各类特殊地质情况下的勘察问题。

而全波测井则是将正向波测井和反射波测井的优势结合起来，能够在多种复杂地质环境中为岩土工程勘察提供更加全面、准确的数据。

除了上述三种基本的声波测井技术以外，随着技术的不断进步，人们还将声波测井技术引入到井下水文地质勘察中，发展出了地下水位测井、压力测井、渗透率测井等多种新应用，极大地扩展了声波测井技术在岩土工程勘察中的应用范围。

浅谈声波测井技术在岩土工程勘察中的应用摘要：本文首先论述了声速测井的测试原理，进而论述了影响岩石声波速度的主要因素，第三以工程实例，利用声波测井技术得到了评价岩土动力学特征的参数，既校正地解释岩性和岩层，还反映了岩土层的相对强度，为建筑设计提供一定的参考依据；最后，文章还阐述了当前声波测井技术在岩土工程勘察中存在的不足之处，以供参考。

关键词：声波测井技术；岩土工程勘察；应用abstract: this paper first discusses the velocity measurement principles of well logging, and then discusses the influence of the main factors rock acoustic velocity, and the third by engineering example, the acoustic logging technology got the evaluation of the parameters of the dynamic characteristics of rock, both correction to explain the lithology and rocks, but also reflect the relative strength of geotechnical layer, for building design provides some reference basis; finally, the paper also expounds the current acoustic logging technology in geotechnical engineering investigation in existence deficiency, for reference.keywords: acoustic logging technology; geotechnical engineering; application中图分类号：tu74文献标识码：a 文章编号：1前言岩土工程勘察是查明拟建场地内及其附近有无影响场地稳定性的不良地质作用，划分场地土类型和建筑场地类别；查明场地范围内的地层结构及均匀性，提供各岩土层的物理力学指标等。

波速测试技术在岩土工程勘察中的应用摘要：随着我国各项工程建设的蓬勃发展，我国岩土工程的建设力度也随之不断提升，岩体是由不同尺寸的岩块和不同性质的结构面组成且在地层成岩历史上承受过多种作用的复杂结构体，其复杂性表现在地质环境复杂、力学特性(变形、强度、渗流等)复杂、工程性质复杂。

矿物开采、水利水电、道路交通等众多岩石工程均需进行大量岩体的开挖和人工维护，这种剧烈的工程作用将改变原岩应力场、物理特性（力学、渗流、声学等）、边界条件等。

究其根本，岩体开挖过程是一种应力卸荷过程，其力学特性与岩石加载过程有本质区别，表现在应力路径、力学参数、屈服条件、力学模型及分析方法上的不同岩体是众多地下工程的主要构成材料，岩石又是岩体的重要组成部分，研究岩体和岩石的力学性质对工程的分析研究具有重要意义。

基于此，本文主要对波速测试技术在岩土工程勘察中的应用做具体论述，详情如下。

关键词：波速测试技术;岩土工程勘察;应用引言岩石具有丰富的物理性质，包括力学、声学、电磁学、热学、放射学等特性参数和物理量，且各类物理特性之间存在基本的物理关联。

岩体的力学参数测试分为现场岩体原位测试和实验室岩石力学测试。

现场原位测试通过专用设备测试岩体的力学物理性质，具有接近真实反映岩体性质的优势，但现场测试又受诸多条件影响，测试结果通常不稳定，有的设备结构复杂，难以在地下空间展开。

实验室测试是通过在岩体上钻孔取芯，加工成标准试件在实验室内进行物理力学性质测试。

实验室测试结果通常较为稳定，但岩石试件脱离岩体，难以体现出真实地质环境的影响，而且当岩体较为破碎或者一些岩石强度较低时，难以取出完整的岩芯。

1波速测试概述对矿区地面钻孔取芯制成的岩石标准试件进行岩石波速测试，采用全波列测井方法在钻孔内进行岩体波速测试，确定现场岩体的波速，对比实验室测试得到的岩石波速，分析岩石声波波速与岩体声波波速之间的相关性。

岩石波速测试的设备由示波器、脉冲收发器、探头３部分组成。

声波测井的原理和应用1. 声波测井的原理声波测井是一种测量地下岩石物性参数的方法，通过向地下发送声波信号并接收返回的信号来推断地下岩石的特征。

声波测井的原理基于声波在不同岩石介质中传播速度的差异，利用声波的反射、透射和散射等现象来获取地层的信息。

1.1 声波的传播特性声波在岩石中传播的速度取决于岩石的密度、弹性模量和泊松比等物性参数。

不同类型的岩石具有不同的声波传播速度，因此声波测井可以通过测量声波传播速度来推断地层的岩石类型和物性参数。

1.2 声波的反射与透射当声波遇到介质边界时，会发生反射和透射现象。

反射是指声波从介质边界上反射回来，而透射是指声波穿过介质边界继续传播。

通过分析反射和透射信号的特性，可以确定地下岩石的界面位置和性质，从而推断地层的地质结构和岩性。

2. 声波测井的应用声波测井在石油勘探和生产中具有广泛的应用，下面列举了几个常见的应用场景。

2.1 岩性识别和地层划分通过测量声波传播速度和反射信号特性，可以对地下岩石的岩性进行识别和划分。

不同类型的岩石具有不同的声波传播速度和反射特征，利用声波测井可以确定地层的岩性变化和岩石界面位置，为地层解释和油气储层评价提供重要依据。

2.2 孔隙度和渗透率评价声波测井可以通过测量声波传播速度和衰减特性来间接评价地下岩石的孔隙度和渗透率。

孔隙度是岩石中的空隙比例，渗透率是岩石中流体流动的能力。

声波测井利用声波在孔隙和岩石中的传播差异，可以对孔隙度和渗透率进行定量解释，为油气储层评价和开发方案的确定提供参考。

2.3 地震勘探辅助声波测井是地震勘探的重要辅助手段。

地震勘探通过地表或井口发送地震波来获取地下的岩石结构和性质，而声波测井则可以提供与地震数据对应的地下岩石参数。

两者相互补充，可以提高对地下岩石的解释和预测能力，为油气勘探和生产决策提供更可靠的依据。

2.4 井间连通性评价声波测井可以用于评价油田中不同井之间的连通性。

通过测量声波在井中的传播时间和信号强度的变化，可以推断不同井之间的流体交流情况。