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聲波檢測技術(shù)在巖土工程中的應用
  早在20世紀60年代中期，中國地球物理勘探研究人員就開(kāi)展了聲波檢測技術(shù)在巖土工程中的應用研究。首先，開(kāi)發(fā)了聲波檢測儀器和傳感器，進(jìn)行了現場(chǎng)和室內檢測技術(shù)的研究，很快引起了工程地質(zhì)研究人員和巖土工程師的重視和干預，開(kāi)辟了聲波檢測技術(shù)在中國的應用。經(jīng)過(guò)40多年的努力和不斷改進(jìn)，我們今天在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究。
(1)用聲速測量巖體完整性指數。
只有縱波速度才能評價(jià)巖體的質(zhì)量。例如，工程巖體分級標準(GB50218-2014)規定，巖體縱波速度Vpm和巖體縱波速度VpR可以計算巖體完整性指數kv。
(2)用聲速劃分巖石。
由于其結構、礦物組合、原因、地質(zhì)時(shí)代等因素，不同巖石的聲速不同，不固定，分布在一定范圍內。
(3)用聲速劃分巖體的風(fēng)化程度。
不同巖石風(fēng)化程度的聲速明顯不同。以長(cháng)江三峽三斗壩線(xiàn)巖石風(fēng)化程度和縱波速度為例，說(shuō)明用縱波速度劃分巖石風(fēng)化的可行性。
(4)通過(guò)聲速了解巖體裂縫的發(fā)育程度。
 巖體聲速與巖體裂縫有很好的相關(guān)性，聲學(xué)理論中的惠更斯原理可用于制造裂縫的聲波繞射。繞組時(shí)聲線(xiàn)延長(cháng)，聲波傳播時(shí)間延長(cháng)，視速度而定。所以，聲速不僅能分辨巖體的風(fēng)化程度，而且對巖體裂縫的反應也敏感，特別是張裂縫。
(5)以聲速劃分巖體結構。
巖體結構可分為四類(lèi):整體塊狀結構、層狀結構、破碎結構和散體結構。聲波在整個(gè)塊狀結構中傳播較快。在后三種結構中，由于巖體的節理裂縫發(fā)育程度不同，聲速隨著(zhù)結構的復雜而降低。這就決定了隨著(zhù)巖體結構不同聲波的傳播會(huì )有一定的規律。
(6)聲速能理解地應力。
 當巖體受到外部應力時(shí)，其變形首先是裂縫的壓縮，從而提高聲速。然而，當應力超過(guò)強度極限時(shí)，巖體會(huì )出現新的裂縫，降低聲速。
 因此，根據上述原理，對巖體進(jìn)行應力釋放處理，測量應力釋放前后的聲速，對應力釋放處理得到的巖心加壓，測量其聲速，推測地應力的值和方向。
(7)巖石聲波測試儀。
 標準配置包括:主機、平面夾心傳感器100KHz、橫波傳感器100KHz、手冊、軟件、儀器箱等。
 可選配件:雙收換能器、跨孔增壓換能器、平面夾心換能器50KHz。
 主要技術(shù)指標:
 主機:專(zhuān)用微機系統。
 聲音范圍：0~640Kμs。
 測量精度：±0.05μs。
 范圍:0~177db。
 收益精度：3%
 寬度：5Hz~500kHz。
 輸出電壓：250,500,1000V可調。
 取樣時(shí)間：0.05,0.1,0.2,0.4,0.8,1.6,3.2,6.4μs。
 綜上所述，聲波檢測技術(shù)可用于巖土工程中的巖石聲波測試儀:
1.測量洞室圍巖和巖體邊坡施工引起的松動(dòng)范圍；
2.測量巖石和巖體的物理機械參數(Vp,Vs,Ed,Gd)；
3.劃分巖石，確定巖石的風(fēng)化程度。
4.測量裂縫發(fā)育，了解巖體結構特點(diǎn)；
5.檢測巖溶、破碎帶的發(fā)育和空間分布；
6.檢查灌漿加固的施工質(zhì)量和效果。
7.測量水下地貌和地面結構；
8.檢測灌注樁身的完整性和缺陷位置；