8 岩体声波探测技术

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。

岩土工程中超声波检测技术汇报人：2023-12-15•超声波检测技术概述•岩土工程中超声波检测技术应用目录•岩土工程中超声波检测技术设备与仪器•岩土工程中超声波检测技术数据处理与分析•岩土工程中超声波检测技术影响因素与误差分析目录•未来发展趋势与挑战01超声波检测技术概述•超声波检测技术：利用超声波在岩土介质中传播的特性，通过接收和分析反射回来的超声波信号，对岩土介质的结构、性质、缺陷等进行检测和评估的技术。

超声波在岩土介质中传播时，会受到介质的介电常数、密度、弹性模量等参数的影响，发生反射、折射、散射等现象。

声波传播原理通过向岩土介质发射超声波，并接收反射回来的超声波信号，根据反射波的振幅、相位、频率等参数，对岩土介质的结构、缺陷等进行检测和评估。

反射波法通过向岩土介质发射超声波，并接收透过介质的超声波信号，根据透射波的振幅、相位、频率等参数，对岩土介质的性质、均匀性等进行检测和评估。

透射波法超声波检测技术应用领域用于检测岩土工程中的岩石、土壤、混凝土等材料的性质、结构、缺陷等。

用于探测地下地质构造、矿产资源分布等情况。

用于检测建筑工程中的混凝土、钢材等材料的质量、强度、均匀性等。

用于监测桥梁、隧道、大坝等结构物的健康状况，评估其承载能力和安全性。

岩土工程检测地质勘探工程质量检测结构健康监测02岩土工程中超声波检测技术应用建筑材料检测超声波检测技术可以用于检测混凝土、砂浆等建筑材料的强度、均匀性和内部缺陷。

路基和基础检测超声波检测技术可以用于检测路基和基础的强度、刚度和内部缺陷，以及评估其长期性能。

隧道和地下工程检测超声波检测技术可以用于检测隧道和地下工程的衬砌、围岩和基岩的强度、完整性和地质构造。

超声波检测技术可以通过在材料表面产生脉冲信号，探测内部结构和缺陷，对材料本身无损伤，提高了检测的可靠性和安全性。

非破坏性超声波检测技术具有高精度和高分辨率的特点，能够准确地检测出材料内部细微的缺陷和变化。

岩土声波测试技术的应用综述及发展趋势◎ 严江胜1 刘春林1,3 郑志涛2,3 凌造21.广州建设工程质量安全检测中心有限公司；2.广州建筑股份有限公司；3.广东工业大学摘 要：声波测试技术不仅是地震勘探手段的一种，同时也是工程物探技术的关键部分。

自20世纪50年代声波测试技术首次亮相以来，已经得到了广泛的应用和发展，早期曾是油气探索和开采的关键工具；伴随着仪器设备和计算机技术的不断进步和发展，目前已经在水利水电工程、公路工程、隧道工程等多个岩土工程地质勘察领域得到了广泛应用，开展了不同土体和岩体超声试验的研究，实现了良好的实际应用成果。

本文以声波测试技术为研究对象，从其基本原理、测试方法和应用情况方面展开介绍。

在以上研究基础上，基于岩土声波测试技术国内外研究动态的总结，对其应用前景进行展望。

关键词：声波测试技术；岩土工程；应用；综述；发展趋势1.引言声波测试技术属于原位测试技术，是一种用于地震勘探的手段，这种手段的核心在于通过观察岩土体的波速与深度之间的关系，以此来识别出岩土体的结构表现[1-4]。

目前已经在水利水电工程、公路工程、隧道工程等多个岩土工程地质勘察领域得到了广泛应用，实现了良好的实际应用成果[5-10]。

现今岩体原位测试技术有很多种，各有各的特点，而声波测试技术优点在于不破坏岩土体就能对其内部结构进行测试研究，作为一种无损、快速、简便的检测方法被越来越多地用于室内和现场试验中。

李向翠[11]提出了一种单孔声波测桩的技术手段，为当时桩基的质量检测提供了新的方法，通过对信号首波到时的定量分析试验，最终与具有代表性的桩基实际测量数据进行了对比，证明方法及结果合理有效。

王献[12]通过试验表明，声波测井试验可获得不同岩体在钻孔深度范围内的平均纵波波速，并结合室内岩块试验所测得的岩块平均纵波波速，计算得出岩体完整性指数，从而对岩体的完整性程度进行判断，为围岩分级提供一定的参考依据。

我国岩体声波测试技术应用研究始于20世纪60年代中期，其起步借鉴了金属超声波检测和水下探测技术，它是基于声波在岩土体中的传播特性与岩土体的物理力学参数相关性，通过对声波在岩土体中传播特性参数的测定。

隧道施工中的岩体探测与采样技术隧道施工是一项复杂的工程，涉及到地下岩体的探测与采样。

在隧道施工中，了解岩体的性质和结构对于工程的安全和稳定性至关重要。

因此，隧道施工中的岩体探测与采样技术显得尤为重要。

一、岩体探测技术岩体探测技术可以帮助工程师了解地下岩体的情况。

隧道工程常使用的探测技术包括地质勘探、地震勘测和雷达勘测等。

地质勘探是最常用的岩体探测技术之一。

通过对地质构造和地下岩石的取样分析，可以了解到岩体的结构、力学性质和岩石类型等信息。

岩体探测中的地震触发方法可以通过地震波传播的速度和方向、反射和折射等信息对岩体进行评估，并确定其稳定性。

雷达勘测可以利用电磁波的反射和穿透特性对地下岩体进行探测。

这些探测手段的综合应用能够更全面地了解地下岩体的特征。

二、岩体采样技术岩体采样技术可以在设计和施工过程中为工程师提供更多的岩石样本，以进一步了解地下岩体的特性。

在隧道施工中常用的岩体采样技术包括岩芯钻探和矿石采样。

岩芯钻探是一种常见的岩体采样技术。

通过机械装备，将凿岩机械附着在岩石表面，利用钢质钻杆和特制的岩心钻头进行岩芯钻取。

岩芯钻取的过程可以获取完整的岩石样本，进行室内实验分析，以确定岩石的物理和力学性质。

这些数据对于隧道施工中的岩体支护和地下水渗透等问题具有重要的参考价值。

矿石采样是另一种常用的岩体采样技术。

在岩石中嵌入的矿物质通常具有重要的地质信息，通过对矿石的采样和分析，可以了解到岩体的成分、化学性质和构造特征等。

这对于隧道施工中的岩体稳定性评估和岩石爆破等问题非常关键。

三、岩体探测与采样技术在实践中的应用岩体探测与采样技术在隧道施工中被广泛应用。

例如，在铁路隧道工程中，工程师使用岩体探测技术确定隧道的穿越路线和位置，以便选择合适的隧道施工方法和岩体支护方案。

同时，利用岩体采样技术，工程师可以对岩石样本进行室内试验，分析其物理和力学性质，为岩体支护设计提供依据。

此外，岩体探测与采样技术还广泛应用于水电站建设和城市地铁等工程项目中。

岩体爆破效应的声波探测李晓杰　曲艳东　闫鸿浩　王金相　张越举大连理工大学工程力学系工业装备与结构分析国家重点实验室(大连,116023)[摘　要]　岩体爆破效应的声波探测是通过检测声波在爆破前后的岩体中的声学参数(声波波速、衰减系数、波形、频率、振幅等)的变化,间接地分析岩体内结构状态、力学参量以及爆破震伤程度等的一种测试技术。

探测的结果不仅可以测定岩体的物理、力学特性,而且能定量地判断出爆破前后岩体的变化状态,为爆破设计提供依据,并能正确评价爆破效果。

文章描述声波探测法基本原理,岩石特性对声波波速的影响,岩体爆炸破坏的判断依据,对今后的声波测试技术深入研究提出了一些建议,并展望了在今后工程中的应用前景。

[关键词]　声波探测　弹性波　衰减系数　频率[分类号]　T U459.3　T B5231　引言50年代初,国外开发了声波法,60年代,美、日、欧已经广泛研究应用。

60年代末70年代初我国开始研究应用声波探测技术[1]。

经过几十年的努力,声波探测技术无论硬件还是软件都有了长足的发展,其应用范围也进一步拓宽。

与静力学方法相比,其具有简便、快捷、可靠、经济及无破损等特点[2]。

传统的声波探测技术主要是通过探测声波参数,结合地质因素进行工程岩体的分级[3],探测确定地下工程洞室围岩松弛带的范围[4,5],评定围堰稳定性[6]以及进行地质剖面划分和风化界限确定[7],划分岩体爆破破坏范围[8],岩石和岩体物理力学性质测定和推算[9,10],岩体内缺陷如构造断裂、岩溶洞穴、软弱夹层位置及规模的探测确定,地基和岩体加固效果的检测[11]等。

随着声波探测仪器性能和技术指标的不断完善,现在声波探测技术已由传统的声波探测技术向岩体——构件声波探测技术全方位发展,如利用声波探测技术了解岩石的各向异性,对寻找剩油有重要参考价值[12];利用声波时差还可预测岩石可钻性[13]。

本文主要介绍声波探测法基本原理,岩石特性对声波波速的影响,岩体爆炸破坏的判断依据,以及声波探测的不足之处,并展望了声波测试技术在今后工程中的应用前景。