岩土工程勘察中声波测试与分析

　　摘要：随着经济的迅速发展以及科学技术水平的不断进步，我国的建筑工业取得了巨大的发展，在一定程度上为我国经济的发展以及人民生活水平的提高做出贡献。而在建筑工业之中，岩土工程拥有着一定的地位。我们研究的课题是：岩土工程勘察中声波测试与分析。主要的研究对象是某地地铁的岩土工程，在相应的岩土工程之中，实现对于声波测井以及岩芯波速测量的应用，然后将声波测井所获得的结果与相关的岩芯物性参数进行一定程度上的对照比较，实现对其的综合分析。这样一来，就可以为相关岩体的风化程度以及其强度发生变化的情况在一定程度上提供了有效性的数据。进行对于原位声波波速的测量，可以在一定程度上对岩体波速随深度的分布特征有所了解。

　　关键词：工程勘察;声波;波速;岩体风化程度;裂隙

　　Abstract: With the rapid economic development and the continuous advancement of scientific and technological level, China's construction industry has made tremendous development, and contributes to a certain extent, China’s economic development and improves people's living standards. Among the construction industry, geotechnical engineering has a certain status. The subject of our study is: the acoustic test in geotechnical engineering investigation and analysis.

　　Key words: engineering investigations; sound waves; wave velocity; degree of weathering of rock mass; fissure

　　中图分类号 : TU459+.3文献标识码： A 文章编号：

　　1.引言

　　所谓的声波测试就是指运用相关的声学运动原理从声波在岩体中的传播所表现的相关特征来获得有效信息，特征的重点主要在岩体运动学以及动力学两方面的特征。对于岩体运动学来说，它存在着诸多的因素，但其中最主要的是岩体波速，它的主要作用表现在三个方面：对于岩体质量的衡量、对于岩体风化带的划分以及对于相关岩体的动弹性参数的主要指标和基本参量有一定程度的了解。目前状况下，波速测量已被认为是一种进行岩体质量评价的有效方法，在此基础之上还进行了对于岩体的波速分级方法的提出。

　　2. 测量原理与分析方法

　　2.1 声波测井原理

　　在相应的测试过程之中，所使用的测量仪器是D84多波参数分析仪，运用便携式计算机实现对其的控制以及数字化采集。所使用的激发电压为1kV，每0.2us进行一次采样，探头主要采用的是30kHz的一发双收探头。

　　整个工程存在着多个部分，其中，井中的探测部分主要是由一个声波发射器以及两个接收器组成，声波发射器连接于地面上的脉冲信号源，而声波接收器则与相关的记录装置进行连接。其过程原理主要如下：首先由声波发射器发射出相应的声波脉冲，这一声波脉冲再经过泥浆被传送到井壁之上。当声波以临界角方向向井壁射出之时，就在一定程度上产生了折射波，且其主要沿着井壁进行滑行，然后再通过井壁经泥浆传到接收器之上。而因为V岩>V泥，之一折射波仅仅是初射波。假设声波到达两个接收器的时间分别为t1和t2，那么：

　　而因为相关的井径近似不发生变化，所以就可以得到：CD=EF,

　　L=BE-BC,

　　描述：在上一式子中，L主要指的是两个声波接收器之间的距离，它是一个常数;而t主要是相应的折射波到达两个接收器所需要的时间之差。通过这个，我们就可以得到岩层波速为：

　　2.2 岩芯物性的测量

　　在这一工程的勘察过程中，需要对每个井取得一定两个的岩芯，它主要包含着三项物理测量：

　　①运用D84多波参数分析仪进行对于岩芯波速的测量，但测量时必须保证常温常压的条件，进行测量采用频率为240kHz的探头，每0.1us进行一次采样。所采用的测量方法为透射法。

　　②在水饱和状态的条件之下进行对于岩石密度的测量。

　　③同时，还需要对单轴抗压的强度进行测量。

　　3.声波测井的结果

　　我们将其分为三个段位进行测量，测量的结果主要如下：

　　3.1 第一段位声波测井的结果

　　XGZ6测井的孔深达到27米左右，存在着多个岩层结构：0到1米处主要为杂填土，1到8.2米处主要为粉质粘土，深度在8.2到24米的范围之间主要是强风化砂砾岩，在24到27米的范围内主要是中风化砂砾岩。在11到15米处的波速相对较低，仅仅只有1500m/s左右。此处岩石的风化程度较高，且结构相对来说较为松散。岩芯在钻进时发生碎散，呈现出砂砾状，采样率一般在l6%到40%之间。而在15到24m处的波速达到了3000~3500m/s，与11到15米处一样，其岩石风化程度仍然很高，但其采样率明显高于上部，达到了33%～75%。24m以下的端午波速大致在3500~3900m/s之间，岩石的风化程度中等，采样率大致在40%到80%之间。由此可见，岩芯的波速与采样率有着较为密切的关系。一般情况下，如果岩体发生较大程度上的风化，且取芯所遇到的困难较大，那么，声波测井可以提供与岩体

　　质量直接相关的信息。

　　3.2 第二段位声波测井结果

　　XND16井中中风化砂岩的波速大致在3500到4000m/s之间，而对于强风化砂岩来说，其波速达到了1600m/s左右。这样一来，中风化砂岩与强风化砂岩之间呈现出一个较为明显的速度界面。

　　3.3 第三段位声波测井结果

　　这一段位的测井所表现出的岩性不存在十分明显的变化，而且其波速相对来说较低，仅仅只有2000到3000m/s。由此我们可以推断出：相关岩体的风化程度并不高，而且前后变化的也不明显。野外钻孔记录实现了对其的证明，岩性基本上是微风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩。

　　4.分析与结论

　　通过测试，我们获知了一些结果与数据，并对其进行了一定程度上的分析，如下：

　　①声波测井主要是通过对岩体原位波速进行一定程度的测量，由此获得了在相应的钻孔中岩体波速的分布曲线，进而对岩体性质进行分层，从而实现对于岩体的风化程度的分析与研究。它在工程地质勘察中发挥着重要的作用，能够很好的进行岩体原位测试，且具有一定的快速性、经济性以及有效性。

　　②因为岩体的波速与其强度有着较大程度上的关联，进行对于测井波速变化曲线的运用可以为岩体强度的变化情况提供一些较为详细信息。特别是在岩体完整性较差、取芯困难时，声波测井可以实现价值高的信息以及参数的有效提供。

　　③如过能够对相应的岩芯的波速、密度以及单轴抗压强度等物性参数进行一定程度上的测量，那么就可以利用多参数进行综合的分析，以此来获得更多、更确切的工程地质中需要的物理参数。

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文章名称： 岩土工程勘察中声波测试与分析

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