巖體聲波測(cè)試技術(shù)

1、巖體測(cè)試技術(shù)課程結(jié)業(yè)論文巖體聲波測(cè)試技術(shù)原理及在工程中的應(yīng)用學(xué) 院：XXX專(zhuān)業(yè)班級(jí)：XXX姓 名：XXX學(xué) 號(hào)：XXX巖體聲波測(cè)試技術(shù)原理及在工程中的應(yīng)用XXX（XXXX，XX XX）摘 要：聲波測(cè)試技術(shù)現(xiàn)已變成一種常規(guī)的勘測(cè)技術(shù)，在工程地質(zhì)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛這主要的原因就在于它設(shè)備簡(jiǎn)單、測(cè)試而廣、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，結(jié)合地質(zhì)能較全而地提供巖石及巖體的多種物理力學(xué)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)。本文介紹了聲波測(cè)試技術(shù)的基本原理和在工程中的應(yīng)用實(shí)例。關(guān)鍵詞：聲波 巖體測(cè)試 泊松比 縱波1概述在巖體中傳播的聲波是機(jī)械波。由于其作用力的量級(jí)所引起的變形在線性范圍，符合虎克定律，也可稱(chēng)其為彈性波。巖體聲波檢測(cè)（Rock Mass

2、Sound Wave Detecting）所使用的波動(dòng)頻率從幾百赫到50千赫（現(xiàn)場(chǎng)巖體原位測(cè)試）及100到1000千赫（巖石樣品測(cè)試），覆蓋了聲頻到超聲頻頻段，但在檢測(cè)聲學(xué)領(lǐng)域簡(jiǎn)稱(chēng)其為“聲波檢測(cè)”。 應(yīng)提及的是：這里所闡述的聲波檢測(cè)還包含一些被動(dòng)聲波檢測(cè)，即不需要振源的地聲檢測(cè)技術(shù)概述。1.1巖體聲波檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)展概述我國(guó)巖體聲波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究，是在上世紀(jì)六十年代中期開(kāi)始的。它的起步借鑒了金屬超聲檢測(cè)和水聲探測(cè)技術(shù)，從儀器研發(fā)、換能器的仿制到研制，現(xiàn)場(chǎng)原位檢測(cè)及室內(nèi)試件測(cè)試方法研究，經(jīng)歷了四十個(gè)春秋，是在一代科技工作者多學(xué)科群體的努力下完成的；到今天，檢測(cè)儀器由第一代電子管式、第二代晶體管式

3、、第三代小規(guī)模集成電路式，發(fā)展到今天的第四代，即由聲波發(fā)射電路、大規(guī)模集成電路的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)嵌入式主板、操作系統(tǒng)軟件、信號(hào)分析處理軟件等組成，成為具有一定智能分析功能的聲波檢測(cè)分析儀，換能器多達(dá)十余個(gè)品種；由縱波測(cè)試應(yīng)用發(fā)展到橫波測(cè)試；由聲學(xué)參量聲時(shí)的應(yīng)用，發(fā)展到波幅、頻率的應(yīng)用。目前，聲波檢測(cè)技術(shù)納入了不同行業(yè)的多個(gè)規(guī)程、規(guī)范，說(shuō)明該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展成熟程度。1.2巖體聲波檢測(cè)使用的頻率表 1不同頻率震源的檢測(cè)目的、檢測(cè)距離檢測(cè)目的所用震源震源頻率（kHZ）探測(cè)距離（m）備注大距離檢測(cè)巖體完整性錘擊震源0.55.0150跨孔檢測(cè)巖體溶洞、軟弱結(jié)構(gòu)面電火花震源0.58.0150巖體松動(dòng)范圍

4、、風(fēng)化殼劃分評(píng)價(jià)超聲換能器20500.510巖體灌漿補(bǔ)強(qiáng)效果檢測(cè)超聲換能器2050110巖體動(dòng)彈性力學(xué)參數(shù)、橫波測(cè)試換能器/錘擊2050/0.5-50.510/1-50巖石試件樅波與橫波聲速測(cè)試礦物巖石物性測(cè)試研究超聲換能器10010000.010.15決定于由巖石試件尺寸地質(zhì)工程施工質(zhì)量檢測(cè)換能器/錘擊20-50/0.5-50.510/1-502聲波傳播基本理論2.1聲波基礎(chǔ)知識(shí)2.1.1聲波概念發(fā)聲體產(chǎn)生的振動(dòng)在空氣或其他物質(zhì)中的傳播叫做聲波。聲波借助各種介質(zhì)向四面八方傳播。聲波是頻率在2020000Hz范圍內(nèi)的振動(dòng)波，低于20Hz為次聲波，高于20000Hz為超聲波。2.1.2聲波的種類(lèi)

5、無(wú)限介質(zhì)中的波存在兩種波：縱波，橫波。縱波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方與波傳播方向相平行，橫波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方與波傳播方向相垂直。聲波是一種縱波，是彈性介質(zhì)中傳播著的壓力振動(dòng)。但在固體中傳播時(shí)，也可以同時(shí)有縱波及橫波。2.2聲波的聲速巖體聲波檢測(cè)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，有著完善的物理基礎(chǔ)。首先，我們討論巖體的聲速與巖體物性間的關(guān)系。鑒于巖體的結(jié)構(gòu)特征，和檢測(cè)的對(duì)象既有大塊的巖體，也有小尺寸的巖石試件，由固體中波動(dòng)方程的解可知，巖體或巖石的幾何尺寸與聲波波長(zhǎng)相對(duì)關(guān)系的不同，邊界條件是不一樣的，聲速的表達(dá)式也不一樣，有必要對(duì)它們分別討論。2.2.1無(wú)限固體介質(zhì)中的聲速無(wú)限體(介質(zhì))指的是介質(zhì)的尺寸遠(yuǎn)比波長(zhǎng)l大，理論及實(shí)驗(yàn)證

6、明當(dāng)介質(zhì)與聲波傳播方向相垂直的尺寸D，存在D( 25 )l，此時(shí)的介質(zhì)可認(rèn)為是無(wú)限體。無(wú)限體縱波的聲波傳播速度： （1）無(wú)限體橫波的聲波傳播速度： （2）式中彈性模量（Pa）剪切模量（Pa）m泊松比（無(wú)量綱）r質(zhì)量密度（kg/m3）2.2.2有限固體介質(zhì)中的聲速2.2.2.1一維桿的聲速(1) 一維桿的邊界條件：當(dāng)固體介質(zhì)的尺寸和波長(zhǎng)滿(mǎn)足下列關(guān)系稱(chēng)為一維桿。即：式中l(wèi) 波長(zhǎng)D 一維桿直徑L 一維桿的長(zhǎng)度(2) 一維桿軸線方向的縱波聲速為: （3）顯然，VB與無(wú)限體的縱波聲速相差，當(dāng)m=0.20.25，(3) 論述一維桿的聲速的目的是：在測(cè)取巖石試件的聲速時(shí)，巖石試件可能是圓柱體，也可能是長(zhǎng)方體

7、，故不可以把巖石試件的尺寸加工成一維桿，因?yàn)檫@時(shí)測(cè)出的聲速是（3）式的一維桿的聲速，不是無(wú)限體的聲速，其值不能代表現(xiàn)場(chǎng)測(cè)到的巖石無(wú)限體的聲速，也不能作為計(jì)算巖體完整性指數(shù)的VPR值。(4) 如果把巖石試件有意加工成一維桿，測(cè)其軸向聲速，再按（3）式可以測(cè)算出巖石的彈性模量。2.2.2.2二維板的聲速當(dāng)巖體的尺寸滿(mǎn)足二維板的邊界時(shí)，即在X及Y方向的尺寸遠(yuǎn)大于Z方向尺寸，且Z方向的尺寸Lzl時(shí)，二維板在X及Y方向的聲速如下： (4)板狀建筑石材的聲波檢測(cè)，對(duì)垂直于厚度方向的縱波聲速，應(yīng)按式（4）式來(lái)考慮，同樣可以用聲速來(lái)確定其完整性及動(dòng)彈性力學(xué)性能。2.2.3聲速與巖體性質(zhì)關(guān)系表2 裂隙發(fā)育程度與

8、聲速之間關(guān)系2.2.3.1聲速與裂隙的關(guān)系巖體是多裂隙非均勻介質(zhì)，裂隙的發(fā)育影響著巖體的穩(wěn)定性,室內(nèi)模擬及大量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)證實(shí)，隨著裂隙的發(fā)育，聲波在巖體內(nèi)將產(chǎn)生繞射、折射以及多次反射，造成聲線拉長(zhǎng)，使傳播時(shí)間，隨裂隙的發(fā)育而增大，“視聲速”降低，表2示出這一關(guān)系。為了用聲速值定量說(shuō)明裂隙發(fā)育程度，可測(cè)量待定巖體的聲速Vpm，及巖石標(biāo)準(zhǔn)試件的聲速Vpr。(因試件內(nèi)僅有少量裂隙故VprVpm)，并以(V2pr-V2pm)/V2pr，和(Vpm/Vpr)2分別表征巖體裂隙系數(shù)及完整性系數(shù)。它已成為評(píng)價(jià)巖體完整程度的重要參數(shù)。2.2.3.2聲速與孔隙率的關(guān)系巖體孔隙率影響著聲速.目前仍延用的韋里(W

9、yllie)公式，建立在將多孔隙巖體近似等效為多孔的巖體骨架(1-f)，及孔內(nèi)所充填的介質(zhì)(f)兩部分組成。聲波在其內(nèi)傳播的時(shí)間，可視為式中Vp、Vpl、Vpm分別為多孔巖體、充填介質(zhì)、巖體骨架的縱波聲速，f為孔隙率，則式中t為總的聲時(shí)，tj、tm分別為充填介質(zhì)及巖石骨架的聲時(shí)，可見(jiàn)孔隙率是聲速的相關(guān)函數(shù)。韋里公式是不完善的，未能考慮傳播中的許多復(fù)雜因素，故與實(shí)際往往有所出人，但就此仍可看出其基本關(guān)系。 2.2.3.3聲速與巖體風(fēng)化程度的關(guān)系巖體隨其風(fēng)化程度的不同，在其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性上，即松散程度、膠結(jié)狀況、礦物成分、容重、孔隙度、粒度等物理性能存在著差異，將引起彈性模量、泊桑表3 巖體性狀與聲

10、速比及密度上的差異。風(fēng)化程度的不同，還造成巖體不均勻，至使不同聲阻抗率界面上發(fā)生波的折射、反射、繞射，這些因素均使聲速隨風(fēng)化程度的劇烈而降低。表3列出了某一大型水利樞紐某壩段結(jié)晶巖的這一關(guān)系。2.2.3.4聲速與應(yīng)力的關(guān)系我國(guó)許多單位開(kāi)展的巖體聲速和應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)研究表明，多裂隙、多孔隙巖體的聲速與巖體所受應(yīng)力有關(guān)。這一現(xiàn)象目前解釋為：應(yīng)力增加時(shí)，巖體裂隙、孔隙受擠壓，聲波易于傳播，聲速相應(yīng)增加;當(dāng)應(yīng)力超過(guò)巖體破壞強(qiáng)度使巖休原有裂隙擴(kuò)展，或產(chǎn)生新裂隙，或應(yīng)力解除后，又會(huì)出現(xiàn)聲速降低，稱(chēng)之為“裂隙效應(yīng)”。2.2.3.5聲速與環(huán)境溫度的關(guān)系溫度上升，聲速下降。度下降聲波提高，特別當(dāng)溫度下降到度以下，孔

11、隙中的水變成冰，聲速由1500m/s(水)變?yōu)?6004300m/s(-5-80C冰)。2.3聲波測(cè)試基礎(chǔ)理論2.3.1描述聲波基本參數(shù)振幅A 指聲波波形離開(kāi)平衡點(diǎn)的最大值；頻率f 波峰與波峰之間相隔的時(shí)間稱(chēng)為周期，周期的倒數(shù)即為頻率；振動(dòng)圖表示(x=x0)波傳播過(guò)程質(zhì)點(diǎn)的振幅隨距離和時(shí)間變化；y=Asin2pf(t-x/c)圖1主頻 任意一個(gè)波都可以分解成不同頻率，不同振幅和不同相位的正弦波，主頻指振幅最大那個(gè)正弦波的頻率；波長(zhǎng)l 在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離稱(chēng)為波長(zhǎng)；波數(shù) 波長(zhǎng)的倒數(shù)；聲能密度 指介質(zhì)單位體積內(nèi)的聲波能量，包括動(dòng)能和勢(shì)能，動(dòng)能與介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度有關(guān)，勢(shì)能與振幅有關(guān)；l 波長(zhǎng)=聲速

12、周期=聲速/頻率2.3.2聲波的傳播路徑圖22.3.2.1聲波的折射與反射當(dāng)彈性波以臨界角j入射到分層介質(zhì)時(shí)，在地表能檢測(cè)到三種傳播路徑不同縱波：(1)由聲源直接傳播來(lái)的直達(dá)波；(2)聲波傳播到交界層面時(shí)沿交界面行走一段的滑行波，再折射回上面巖層的折射波；(3)聲波傳到下面巖層上直接反射回來(lái)的反射波。2.3.2.2聲波的繞射聲波遇到障礙物時(shí)，如果障礙物反射系數(shù)很大，波將改變傳播方向，繞過(guò)障礙物傳播，產(chǎn)生繞射波。例如：入射波波前到達(dá)障礙物的邊緣A點(diǎn)時(shí)，將形成新的波源并繞過(guò)障礙物繼續(xù)向前傳播。常用來(lái)探測(cè)巖體的裂隙。2.3.2.3聲波的散射在巖體中傳播的波，遇到不光滑的界面時(shí)，如果界面上的凹凸處的曲

13、率半徑和波長(zhǎng)的相比很小，會(huì)發(fā)生波前的散射。波的散射特性，給聲波探測(cè)帶來(lái)干擾，是不利因素。可以利用散射特性來(lái)觀察巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破碎程度。3聲波探測(cè)設(shè)備及方法巖體聲波探測(cè)系統(tǒng)由激發(fā)裝置、換能器和聲波儀組成。3.1聲波激發(fā)方式3.1.1爆炸激發(fā)用炸藥作震源特點(diǎn)：（1）頻率較低，約為10100Hz；（2）能量較大，作用距離較遠(yuǎn)（3）可分辨性較差；（4）單次激發(fā)3.1.2錘擊激發(fā)使用810kg的鐵錘，人工錘擊巖體 特點(diǎn)：（1）頻率1001000Hz；（2）作用距離幾米到數(shù)十米；（3）分辨能力較爆炸震源強(qiáng)；（4）單次激發(fā)3.1.3電火花源激發(fā)在空氣或水中高壓放電，產(chǎn)生振動(dòng)特點(diǎn)：（1）頻率較高，約1300k

14、Hz；（2）瞬間放電功率達(dá)1000kw以上，形成沖擊波，傳播距離達(dá)幾十米；（3）可分辨性較高；（4）單次激發(fā)3.1.4電聲換能器激發(fā)聲波換能器利用壓電逆效應(yīng)制成一種電聲之間的能量轉(zhuǎn)換裝置特點(diǎn)：（1）發(fā)射頻率、脈沖長(zhǎng)度（持續(xù)時(shí)間）可以控制；（2）可多次重復(fù)發(fā)射；（3）發(fā)射能量較小。3.2聲波的接收傳統(tǒng)的聲波儀多使用壓電型接收換能器，利用晶體壓電效應(yīng)將經(jīng)巖體傳播后的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，做成接收聲波探測(cè)器，接收的信號(hào)攜帶了巖體的物理力學(xué)及地質(zhì)信息。3.3放大及數(shù)據(jù)采集當(dāng)代國(guó)產(chǎn)性能好的聲波檢測(cè)儀，在將波形顯示在屏幕上的同時(shí)，可將接收信號(hào)的首波波幅及首波的到達(dá)時(shí)間(即聲時(shí))自動(dòng)加以判讀，同時(shí)顯示其數(shù)值

15、。對(duì)接收到的波形、波幅、聲時(shí)等可隨時(shí)存入電腦硬盤(pán)，作為下一步的分析處理。上述聲波信息可在專(zhuān)用的數(shù)據(jù)與信息處理軟件的支持下，對(duì)被測(cè)介質(zhì)作出評(píng)價(jià)。3.4被動(dòng)式聲波檢測(cè)巖體中的聲發(fā)射信號(hào)、滑坡體蠕動(dòng)產(chǎn)生的摩擦聲信號(hào)統(tǒng)稱(chēng)為“地聲信號(hào)”。由于它沒(méi)有聲波發(fā)射系統(tǒng)，但接收是多通道的(三個(gè)以上)，故稱(chēng)之為被動(dòng)式聲波檢測(cè)。另一個(gè)重要的不同點(diǎn)是：它需要計(jì)時(shí)系統(tǒng)，記錄出現(xiàn)地聲的時(shí)刻，同時(shí)需對(duì)地聲脈沖信號(hào)的主頻、波幅量化處理后存儲(chǔ)記錄，統(tǒng)計(jì)出地聲事件出現(xiàn)的頻度。它必須長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，提供不間斷的觀測(cè)記錄。地聲監(jiān)測(cè)是地質(zhì)災(zāi)害的勘查手段之一，是研究地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展規(guī)律的重要手段。3.5巖體聲波的檢測(cè)方法應(yīng)用聲波探測(cè)巖體時(shí)，主

16、要有下列五種工作方法：穿透法、反射法、折射波法、剖面法、鉆孔探測(cè)法。3.5.1穿透法穿透法是將聲波發(fā)射換能器和接收換能器放置在介質(zhì)相對(duì)的兩個(gè)表面上，根據(jù)穿透波的傳播時(shí)間和波形的變化來(lái)判斷介質(zhì)的特性。穿透法靈敏度高，波形單純、清晰，干擾較小，各類(lèi)波形易于辨認(rèn)，是一種使用較為廣泛的方法；但是對(duì)換能器安裝的相對(duì)準(zhǔn)確性要求較高。通常用于厚度比較大、并且兩個(gè)表面都能安放換能器的情況。圖3 穿透法3.5.2反射波法圖4 反射波法該方法是將聲波發(fā)射換能器和接收換能器放置在介質(zhì)同一表面上，發(fā)射換能器向介質(zhì)內(nèi)部發(fā)射聲波，接收換能器接收來(lái)自介質(zhì)內(nèi)部分層、缺陷的反射波，測(cè)量反射波傳播的時(shí)間和波形，來(lái)判斷介質(zhì)內(nèi)部性質(zhì)

17、的方法。通常用于確定地層厚度、波速和缺陷、樁基完整性檢測(cè)、混凝土厚度檢測(cè)。3.5.3折射波法折射波法是將聲波發(fā)射換能器和接收換能器放置在巖體同一表面上，發(fā)射換能器向巖體內(nèi)部發(fā)射聲波，接收換能器接收來(lái)自下伏巖層的折射波，測(cè)量折射波傳播的時(shí)間和波形，來(lái)判斷介質(zhì)內(nèi)部性質(zhì)的方法。在采用該方法時(shí)，下伏巖土層的波速大于覆蓋層的波速，發(fā)射換能器和接收換能器的距離應(yīng)大于盲區(qū)。多應(yīng)用于確定地層厚度、巖層波速等。3.5.4剖面法剖面法又稱(chēng)沿面法，它把發(fā)射換能器和接收換能器布置在同一表面上，測(cè)量表面直達(dá)波傳播時(shí)間和波形，來(lái)判斷介質(zhì)表層性質(zhì)的方法。主要用于判斷介質(zhì)的巖體淺部缺陷和材料的性能。3.5.5鉆孔探測(cè)法鉆孔探

18、測(cè)法是把發(fā)射換能器和接收換能器布置在鉆孔中，測(cè)量孔壁折射波或孔間透射波傳播時(shí)間和波形，探測(cè)巖體特征隨孔深變化的方法。分為單孔測(cè)井法和雙孔穿透法。單孔測(cè)井是發(fā)射換能器和接收換能器同時(shí)放入一個(gè)鉆孔，測(cè)量折射波；雙孔穿透法發(fā)射換能器和接收換能器分別放入兩個(gè)鉆孔，測(cè)量透射波。4聲波測(cè)試技術(shù)在工程中的應(yīng)用4.1圍巖松動(dòng)圈的測(cè)定圍巖“松動(dòng)圈”是隧洞設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)圍巖穩(wěn)定性的重要參數(shù)之一。聲波速度是反映巖體變化狀態(tài)的綜合定量指標(biāo)。因此，聲波速度變化大小，反映了巖體裂隙壓密程度及受力狀態(tài)，這就為測(cè)定圍巖松動(dòng)圈的大小或范圍提供了理論依據(jù)。洞室開(kāi)挖以后，洞壁附近巖體會(huì)產(chǎn)生新的裂隙，原有裂隙伸長(zhǎng)、擴(kuò)展，原巖應(yīng)力受到了擾

19、動(dòng)，表現(xiàn)為應(yīng)力降低，相應(yīng)的波速也出現(xiàn)低值，形成具有低波速量值的應(yīng)力下降帶；往內(nèi)由于巖體應(yīng)力重分布，產(chǎn)生應(yīng)力集中，裂隙壓密，也出現(xiàn)相應(yīng)波速增高區(qū)，形成具有高波速量值的應(yīng)力集中帶；再往深處，巖體未受到擾動(dòng)，波速值基本不變，稱(chēng)原始應(yīng)力（原巖）區(qū)。硐室圍巖松動(dòng)圈范圍，可采用巖體聲波方法進(jìn)行測(cè)試，并確定圍巖松動(dòng)圈的厚度和形狀。硐室圍巖松動(dòng)圈的測(cè)試可選擇有代表性的地質(zhì)單元，布置相距2-3m的兩個(gè)觀測(cè)斷面，并在斷面的拱頂、拱角、側(cè)壁等部位，分別布置孔間距離為0.5-1m的平行孔，孔深一般為1-2倍硐徑。分別在每組鉆孔中測(cè)量聲波速度隨深度的變化。繪制Vp-L曲線。就可得出整個(gè)斷面的“松動(dòng)圈”范圍。從國(guó)內(nèi)外大量

20、實(shí)測(cè)結(jié)果來(lái)看，Vp-L曲線有以下幾種形式：第一種形式圖為Vp值沿孔深增加基本保持不變，巖體松動(dòng)帶不明顯，說(shuō)明原巖受洞室開(kāi)挖和爆破的影響較小。第二種形式為靠近洞壁表面一定范圍內(nèi)，Vp值比巖體的原始值低，以后Vp值隨著孔深的增加而逐漸上升至巖體的原始值，表明在靠近硐壁附近存在松動(dòng)帶。第三種形式為靠近洞壁表面一定范圍內(nèi)，巖體的Vp值低于巖體原始值，Vp值沿孔深逐漸增加，超過(guò)原始值Vp后直到有一峰值。以后，當(dāng)孔深再增加時(shí)，Vp值開(kāi)始下降，最終恢復(fù)到原始Vp值。說(shuō)明靠近洞壁處存在松動(dòng)帶，同時(shí)在松動(dòng)帶以后還存在應(yīng)力集中帶。引灤八一林隧洞的聲波測(cè)試實(shí)例：該隧洞為無(wú)壓輸水隧洞，設(shè)計(jì)開(kāi)挖斷面為跨度9m，高7.9

21、m直墻圓拱型。隧洞穿越中厚層、厚層震旦紀(jì)白云質(zhì)灰?guī)r。隧洞采用光面爆破全斷面分段開(kāi)挖及時(shí)噴錨支護(hù)的施工方法。聲波測(cè)試布置了二個(gè)平行測(cè)量斷面，相距1m，每個(gè)斷面4孔，孔深8-9m，進(jìn)行聲波測(cè)試。主要成果如下：所有的VP-L曲線基本都符合堅(jiān)硬完整均勻巖體的規(guī)律。聲波測(cè)試與圍巖變形測(cè)得的結(jié)果基本一致。松弛圈的厚度一般在0.9-1.10m，平均為1m，而后波速逐漸增高進(jìn)入2m左右形成承載圈后趨于穩(wěn)定，達(dá)到未開(kāi)挖前原始的波速。根據(jù)圍巖松弛圈及承載圈的大小認(rèn)定圍巖基本穩(wěn)定。采用3m長(zhǎng)錨桿、鋼筋網(wǎng)噴混凝土支護(hù)。4.2大壩基礎(chǔ)灌漿效果檢測(cè)由于聲波測(cè)試是一種快捷簡(jiǎn)便的非破壞性檢測(cè)方法，因此在水電工程大壩帷幕灌漿和

22、固結(jié)灌漿效果檢查、壩基建基面合理確定、壩基不穩(wěn)定巖體范圍的劃定等方面，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。該方法根據(jù)施工設(shè)計(jì)對(duì)基礎(chǔ)的要求，布置灌漿孔以及灌漿效果檢測(cè)孔。利用灌漿檢測(cè)孔或灌漿孔（單、雙孔、孔深、孔距應(yīng)滿(mǎn)足施工設(shè)計(jì)和測(cè)試精度要求），測(cè)量灌漿前后聲波速度Vp變化，直接為設(shè)計(jì)施工提供依據(jù)。魯布革電站大壩帷幕灌漿，根據(jù)防滲設(shè)計(jì)要求，灌漿后單位吸水率0.05Lminmm，裂隙系數(shù)，巖體的平均波速值大于3950m/s。灌漿前后巖體聲波測(cè)試結(jié)果證實(shí)，大壩帷幕灌漿達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。4.3巖體動(dòng)靜彈模關(guān)系巖體動(dòng)靜對(duì)比的研究，上世紀(jì)70年代以后，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展得甚為活躍，結(jié)合工程實(shí)際總結(jié)出許多頗有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)公式。據(jù)不

23、完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)已建立動(dòng)靜彈模相關(guān)性的經(jīng)驗(yàn)公式幾十種。由于地質(zhì)條件和巖性的不同，測(cè)試方法和儀器設(shè)備又不統(tǒng)一，各種經(jīng)驗(yàn)公式在推廣應(yīng)用上有很大的局限性。根據(jù)國(guó)內(nèi)外多數(shù)研究表明：對(duì)于堅(jiān)硬完整致密的巖石，Ed/Es比值大約為1-5倍。而軟巖破碎疏松的巖石Ed/Es比值大約為5-20之間。由于巖體大多受結(jié)構(gòu)節(jié)理裂隙控制，因此要找一個(gè)統(tǒng)一的動(dòng)靜彈模對(duì)比公式是不可能的。因此，在條件許可時(shí)，宜針對(duì)具體工程進(jìn)行一定數(shù)量的動(dòng)靜對(duì)比測(cè)試，從而找出該工程代表性巖體的相關(guān)規(guī)律。4.4大壩建基面驗(yàn)收隨著水利水電建設(shè)的發(fā)展，壩基及邊坡巖體質(zhì)量控制和開(kāi)挖驗(yàn)收工作，已從過(guò)去單純的宏觀地質(zhì)描述向與地質(zhì)因素、工程力學(xué)性質(zhì)有關(guān)的快速檢測(cè)

24、定量描述綜合評(píng)價(jià)的方向發(fā)展。清江隔河巖水電站采用地震折射剖面法為主、壩基平面網(wǎng)絡(luò)波速分布與適量的聲波鉆孔抽檢相結(jié)合為輔的方法，將聲波快速檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用到壩基驗(yàn)收取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。在清江隔河巖壩基驗(yàn)收中，采用了聲波測(cè)試技術(shù)對(duì)整個(gè)基巖面作出了定量評(píng)價(jià)。在壩塊基巖面沿平行、垂直壩軸方向，按5m5m方格網(wǎng)絡(luò)布置測(cè)線，作一點(diǎn)錘擊多點(diǎn)接收的聲波折射波法測(cè)試，在重點(diǎn)部位則采用相遇方法進(jìn)行錘擊試驗(yàn)和聲波測(cè)井。建基面聲波檢測(cè)要點(diǎn)如下：布置5-7m見(jiàn)方的X、Y向網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)缺陷及構(gòu)造面適當(dāng)調(diào)整地震測(cè)線，長(zhǎng)度以30-60m；通過(guò)地震剖面測(cè)試提供松弛帶可能厚度及網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)間試段波速測(cè)值；反演各網(wǎng)絡(luò)單元中心點(diǎn)的波速，繪制壩基

25、波速分布示意圖；在波速及松弛厚度異常點(diǎn)適當(dāng)增加聲波鉆孔抽檢測(cè)量，并對(duì)地震剖面提供的松弛厚度進(jìn)行復(fù)檢論證。根據(jù)上千條測(cè)線的聲波測(cè)試成果，將建基面劃分為3大類(lèi)：1）縱波波速Vp大于4800m/s，約占建基面總面積的14%，其巖體為新鮮或微風(fēng)化狀，巖體完整性系數(shù)K大于0.76，動(dòng)彈模約45GPa，靜彈模為19GPa；2）縱波波速為4000-4800m/s，約占建基面總面積的43%，巖體一般呈微風(fēng)化或弱風(fēng)化狀態(tài)，完整性系數(shù)K為0.51-0.76，動(dòng)彈模為30-45Gpa，靜彈模為8-19Gpa；3）縱波速度Vp為3000-4000m/s，占建基面的43%，巖體完整性系數(shù)小于0.51，動(dòng)彈模小于30GPa，靜彈模低于8GPa，巖體多呈弱風(fēng)化狀。從整個(gè)建基面巖體質(zhì)量分布看，右岸壩塊較左岸壩塊發(fā)育好