現(xiàn)場巖石力學參數(shù)測試方法

1、第五組1 1現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法l 課題要求現(xiàn)場測定巖體力學參數(shù)課題要求現(xiàn)場測定巖體力學參數(shù)，查閱資料可知巖體先現(xiàn)場試驗，查閱資料可知巖體先現(xiàn)場試驗可以按多種形式分類，如可以按可以按多種形式分類，如可以按受力方式、受荷過程、測試參數(shù)受力方式、受荷過程、測試參數(shù)等進行分類。但總體來說巖體現(xiàn)等進行分類。但總體來說巖體現(xiàn)場實驗可以分為動力學實驗和靜場實驗可以分為動力學實驗和靜力學實驗兩大類。靜力學實驗主力學實驗兩大類。靜力學實驗主要包括我們課上所講的巖體變形要包括我們課上所講的巖體變形、巖體應力測試、現(xiàn)場巖體強度、巖體應力測試、現(xiàn)場巖體強度試驗。動力學

2、巖體現(xiàn)場試驗主要試驗。動力學巖體現(xiàn)場試驗主要就是巖體波動測試，這是一種簡就是巖體波動測試，這是一種簡介的測試方法，通過測試巖體的介的測試方法，通過測試巖體的動力學參數(shù)間接推測巖體的力學動力學參數(shù)間接推測巖體的力學參數(shù)，它可以預測巖體的強度變參數(shù)，它可以預測巖體的強度變形參數(shù)、巖體的地應力、巖體的形參數(shù)、巖體的地應力、巖體的完整性及內(nèi)部結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場巖體實完整性及內(nèi)部結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場巖體實驗的方法分類。驗的方法分類。張張 星星-開題與總結(jié)開題與總結(jié)杜杜 勇勇-動力學測試動力學測試方法簡介方法簡介賀賀 琦琦-聲波單孔測聲波單孔測井法與跨孔測試法井法與跨孔測試法肖含平肖含平-CT-CT層析成像層析成像技術(shù)技術(shù)

3、胡胡 杰杰-彈性波測試彈性波測試成果應用成果應用2 2現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法l 巖體巖體動力學測試法主要是動力學測試法主要是通過測定穿透工程巖體后通過測定穿透工程巖體后的彈性波波速和衰減系數(shù)的彈性波波速和衰減系數(shù)了解巖土體的物理力學特了解巖土體的物理力學特性及結(jié)構(gòu)特征的一種新技性及結(jié)構(gòu)特征的一種新技術(shù)，又稱彈性波測試技術(shù)術(shù)，又稱彈性波測試技術(shù)?，F(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法2 .1 概念2 .2 特點 簡便簡便 快捷快捷 可靠可靠 經(jīng)濟經(jīng)濟 無無破損破損現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法2 .3 縱波和橫波速度介質(zhì)介質(zhì)密度密度介質(zhì)密度介質(zhì)密度

4、動力變形參數(shù)動力變形參數(shù)現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法l 巖體巖性巖體巖性l 結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征結(jié)構(gòu)面發(fā)育特征l 巖體應力巖體應力現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法2 .4 影響速度因素2 .5工程巖體波動測試方法 聲波單孔測井法聲波單孔測井法 跨孔測試跨孔測試法法 CTCT層析成像法層析成像法3 3現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法l 定義：在鉆孔中放入一發(fā)雙定義：在鉆孔中放入一發(fā)雙收探頭，測試鉆孔壁一定厚收探頭，測試鉆孔壁一定厚度的巖體的聲波波速度的巖體的聲波波速l 利用兩個接收換能器的距離利用兩個接收換能器的距離和接受到的聲波到達的時差，和接受到的聲波到達的時差，計算出測試位置的巖體波速

5、。計算出測試位置的巖體波速。l 移動探頭可以獲得孔壁巖體移動探頭可以獲得孔壁巖體聲波速度隨鉆孔深度變化的聲波速度隨鉆孔深度變化的曲線曲線現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法3.1聲波單孔測井法/pvLt 現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法T T：發(fā)射換能器：發(fā)射換能器R1R1、R2R2：接受換能器：接受換能器L L：源距：源距 l 探頭探頭：無：無指向性；發(fā)射功指向性；發(fā)射功率要大；要有足夠的接收率要大；要有足夠的接收靈敏度靈敏度l 最小源距：最小源距：min121LS2DdSwRCCl LminLmin為最小源距；為最小源距；CWCW：水體聲速：水體聲速CRC

6、R：巖體最低聲速（可?。簬r體最低聲速（可取CRCR1800m/s1800m/s）D D：鉆孔直徑：鉆孔直徑d d：探頭直徑：探頭直徑現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法3.2跨孔測試法l 在巖石工程中，測量某一區(qū)域在巖石工程中，測量某一區(qū)域巖體波速的測試方法巖體波速的測試方法l 跨孔測試法是在兩個不同的鉆跨孔測試法是在兩個不同的鉆孔中進行，一鉆孔中激發(fā)彈性孔中進行，一鉆孔中激發(fā)彈性波，另一鉆孔中接收彈性波，波，另一鉆孔中接收彈性波，根據(jù)兩鉆孔距離和彈性波旅行根據(jù)兩鉆孔距離和彈性波旅行時間，計算出震源與接受點之時間，計算出震源與接受點之間巖體的平均波速間巖體的平均

7、波速/pvLt4 4現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法l 作用作用: :獲取兩個鉆孔間巖體結(jié)獲取兩個鉆孔間巖體結(jié)構(gòu)的精細圖像。構(gòu)的精細圖像。l 基本原理基本原理: :如圖為聲波成像模如圖為聲波成像模型型現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法4.1作用及原理l 首先得到傳播路徑的傳播時間首先得到傳播路徑的傳播時間l 建立模型：等間距網(wǎng)絡離散。建立模型：等間距網(wǎng)絡離散。超聲波速度分布設為超聲波速度分布設為 l 算出不同發(fā)射點到不同接收點算出不同發(fā)射點到不同接收點的超聲波旅行時間的超聲波旅行時間 1ikikstdsV r 0V raV r現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方

8、法12( ,.,)iiNT MT v vv4.1作用及原理現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法4.1作用及原理5 5現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法5.1計算巖石動彈性模量和動泊松比l 對于各向同性巖石介質(zhì)：對于各向同性巖石介質(zhì)：現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法5.1 計算巖石動彈性模量和動泊松比l 對于各向異性巖石介質(zhì)：對于各向異性巖石介質(zhì)：l 將巖體視為正交各向異性或?qū)r體視為正交各向異性或橫觀各向同性介質(zhì)，利用各橫觀各向同性介質(zhì)，利用各主軸方向上的波速與彈性參主軸方向上的波速與彈性參數(shù)

9、的關(guān)系進行巖體宏觀力學數(shù)的關(guān)系進行巖體宏觀力學參數(shù)的彈性波測定。參數(shù)的彈性波測定?，F(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法5.2 巖體分類l 用彈性波進行巖體分類的用彈性波進行巖體分類的主要參數(shù)：波速、完整性主要參數(shù)：波速、完整性系數(shù)、風化系數(shù)、裂隙系系數(shù)、風化系數(shù)、裂隙系數(shù)。數(shù)。l 一般而言，巖體中波傳播速一般而言，巖體中波傳播速度快表明巖體致密、堅硬、度快表明巖體致密、堅硬、完整、風化輕。完整、風化輕。現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法5.3 巖體松動層厚度及巖體穩(wěn)定性中的應用l 由于由于原巖應力釋放和爆破原巖應力釋放和爆破施工

10、等原因施工等原因, ,在巖體表面附在巖體表面附近出現(xiàn)一個近出現(xiàn)一個由松弛到集中由松弛到集中的層狀應力分布的層狀應力分布, ,工程中稱工程中稱為為松動松動層層。l 松動松動層是確定巖石穩(wěn)定性及支護層是確定巖石穩(wěn)定性及支護設計的重要依據(jù)設計的重要依據(jù), ,特別是在錨噴結(jié)特別是在錨噴結(jié)構(gòu)支護中構(gòu)支護中, ,要根據(jù)松動層來設計錨要根據(jù)松動層來設計錨固的深度固的深度。l 通過通過研究聲波在巖體中的傳播特研究聲波在巖體中的傳播特性和分析聲學參數(shù)性和分析聲學參數(shù)( (波速、衰減系波速、衰減系數(shù)、振幅、頻譜等數(shù)、振幅、頻譜等) )的變化的變化, ,從而從而了解巖體有關(guān)物理力學參數(shù)和結(jié)了解巖體有關(guān)物理力學參數(shù)和

11、結(jié)構(gòu)特征構(gòu)特征, ,并能及時提供信息指導現(xiàn)并能及時提供信息指導現(xiàn)場施工。場施工?，F(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法5.4 巖體加固質(zhì)量檢測中的應用l 為了提高巖體的彈性模量，為了提高巖體的彈性模量，降低滲透率，提高隔水性降低滲透率，提高隔水性及巖體的完整性和穩(wěn)定性；及巖體的完整性和穩(wěn)定性；常對工程巖體進行灌漿、常對工程巖體進行灌漿、充填等加固處理，為了了充填等加固處理，為了了解這種加固處理的效果，解這種加固處理的效果，彈性波測試技術(shù)成為一種彈性波測試技術(shù)成為一種行之有效的方法。行之有效的方法。l 目前已廣泛應用于水電工目前已廣泛應用于水電工程中。程中。6 6現(xiàn)

12、場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法l 巖石動力學測試方法比靜力學巖石動力學測試方法比靜力學測試方法對巖體的擾動小而且測試方法對巖體的擾動小而且成本低廉、操作方便，在測量成本低廉、操作方便，在測量某些巖石力學參數(shù)方面更加快某些巖石力學參數(shù)方面更加快捷準確。所以我相信這種方法捷準確。所以我相信這種方法將會成為巖體現(xiàn)場實驗的主演將會成為巖體現(xiàn)場實驗的主演發(fā)展方向。還有由于巖石動力發(fā)展方向。還有由于巖石動力學測試方法自身的技術(shù)和它的學測試方法自身的技術(shù)和它的測試特點，該方法受環(huán)境的影測試特點，該方法受環(huán)境的影響特別大，容易受到地下水和響特別大，容易受到地下水和噪聲的干擾。還有許多理論問噪聲的干擾。還有許多理論問題有待進一步的研究，如動靜題有待進一步的研究，如動靜力學的轉(zhuǎn)化問題。力學的轉(zhuǎn)化問題?，F(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法現(xiàn)場巖石（體）力學參數(shù)快速測試方法參考文獻：參考文獻：1、巖石力學與工程（第二版）蔡美、巖石力學與工程（第二版）蔡美峰主編峰主編 科學出版社科學