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1、,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,前 言,1,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,课题要求现场测定岩体力学参数，查阅资料可知岩体先现场试验可以按多种形式分类，如可以按受力方式、受荷过程、测试参数等进行分类。但总体来说岩体现场实验可以分为动力学实验和静力学实验两大类。静力学实验主要包括我们课上所讲的岩体变形、岩体应力测试、现场岩体强度试验。动力学岩体现场试验主要就是岩体波动测试，这是一种简介的测试方法，通过测试岩体的动力学参数间接推测岩体的力学参数，它可以预测岩体的强度变形参数、岩体的地应力、岩体的完整性及内部结构。现场岩体实验的方法分类。,小组成员及分工
2、,张 星-开题与总结 杜 勇-动力学测试 方法简介 贺 琦-声波单孔测井法与跨孔测试法 肖含平-CT层析成像技术 胡 杰-弹性波测试成果应用,动力学测试方法简介,2,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,岩体动力学测试法主要是通过测定穿透工程岩体后的弹性波波速和衰减系数了解岩土体的物理力学特性及结构特征的一种新技术，又称弹性波测试技术。,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,2 .1 概念,2 .2 特点,简便 快捷 可靠 经济 无破损,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,-动弹性模量 -动泊松比 -介质密度,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,2 .3 纵波和横波速度,现场岩石（体）力学参数快速
3、测试方法,岩体岩性 结构面发育特征 岩体应力,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,2 .4 影响速度因素,2 .5工程岩体波动测试方法,声波单孔测井法 跨孔测试法 CT层析成像法,声波单孔测井法 跨孔测试法,3,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,定义：在钻孔中放入一发双收探头，测试钻孔壁一定厚度的岩体的声波波速 利用两个接收换能器的距离和接受到的声波到达的时差，计算出测试位置的岩体波速。 移动探头可以获得孔壁岩体声波速度随钻孔深度变化的曲线,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,3.1声波单孔测井法,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,T：发射换能器 R1、
4、R2：接受换能器 L：源距,探头：无指向性；发射功率要大；要有足够的接收灵敏度 最小源距：,Lmin为最小源距； CW：水体声速 CR：岩体最低声速（可取CR1800m/s） D：钻孔直径 d：探头直径,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,3.2跨孔测试法,在岩石工程中，测量某一区域岩体波速的测试方法 跨孔测试法是在两个不同的钻孔中进行，一钻孔中激发弹性波，另一钻孔中接收弹性波，根据两钻孔距离和弹性波旅行时间，计算出震源与接受点之间岩体的平均波速,CT层析成像技术,4,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,作用:获取两个钻孔间岩体结构的精细图像。 基本原理:如
5、图为声波成像模型,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,4.1作用及原理,首先得到传播路径的传播时间建立模型：等间距网络离散。超声波速度分布设为算出不同发射点到不同接收点的超声波旅行时间,：表示矢径,：表示速度梯度,：表示常数,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,反求波速分布：M:代表真实模型 ：声时向量 ：模型离散波速参数,4.1作用及原理,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,4.1作用及原理,给以参考模型M（r）上式变为式中= - ：真实模型和参考模型的时间残值； ：Jacobi矩阵元素； ：真实模型和参考模型的波速修正
6、值,写成矩阵形式在给定模型M（r)后，求解上式得到，被测区域岩体波速分布为：被测区域岩体的波速分布向量 ：参考模型的波速分布量,弹性波测试成果的应用,5,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,5.1计算岩石动弹性模量和动泊松比,对于各向同性岩石介质：,：动弹性模量和动泊松比、：岩石的纵、横波速 ：岩石密度,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,5.1 计算岩石动弹性模量和动泊松比,对于各向异性岩石介质：,将岩体视为正交各向异性或横观各向同性介质，利用各主轴方向上的波速与弹性参数的关系进行岩体宏观力学参数的弹性波测定。,现场岩石
7、（体）力学参数快速测试方法,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,5.2 岩体分类,用弹性波进行岩体分类的主要参数：波速、完整性系数、风化系数、裂隙系数。,一般而言，岩体中波传播速度快表明岩体致密、坚硬、完整、风化轻。,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,5.3 岩体松动层厚度及岩体稳定性中的应用,由于原岩应力释放和爆破施工等原因,在岩体表面附近出现一个由松弛到集中的层状应力分布,工程中称为松动层。,松动层是确定岩石稳定性及支护设计的重要依据,特别是在锚喷结构支护中,要根据松动层来设计锚固的深度。 通过研究声波在岩体中的传播特性和分析声学参数(波速、衰减系数、
8、振幅、频谱等)的变化,从而了解岩体有关物理力学参数和结构特征,并能及时提供信息指导现场施工。,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,5.4 岩体加固质量检测中的应用,为了提高岩体的弹性模量，降低渗透率，提高隔水性及岩体的完整性和稳定性；常对工程岩体进行灌浆、充填等加固处理，为了了解这种加固处理的效果，弹性波测试技术成为一种行之有效的方法。 目前已广泛应用于水电工程中。,总 结,6,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,岩石动力学测试方法比静力学测试方法对岩体的扰动小而且成本低廉、操作方便，在测量某些岩石力学参数方面更加快捷准确。所以我相信这种方法将会成为岩体现场实验的主演发展方向。还有由于岩石动力学测试方法自身的技术和它的测试特点，该方法受环境的影响特别大，容易受到地下水和噪声的干扰。还有许多理论问题有待进一步的研究，如动静力学的转化问题。,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,现场岩石（体）力学参数快速测试方法,参考文献： 1、岩石力学与工程（第二版）蔡美峰主编 科学出版社 2、工程实用岩石力学 张忠亭主编 中国水利水电出版社 3、岩石力学 赵明阶主编 人民交通主办社 4、单孔声波测井与跨孔CT成像在岩溶地区地质勘探中的应用 麦瑞浩 5、岩石松动层声波测试技术 李月、刘立、梁伟、朱文喜,谢谢！,
