声波仪在硐室围岩分类中的应用

　　1　前言

　　正确地对硐室围岩进行工程地质分类,是经济有效地对围岩进行支护和衬砌设计的先决条件。硐室的工程地质分类从最初的只从岩性强度来决定围岩的f、k值,发展到了目前结合岩体结构状态、风化程度、地下水情况等进行综合分类。随着科学技术的不断发展,在国外利用声波仪对围岩进行各种弹性指标测试用以进行综合分类越来越普遍,也使围岩分类由过去的定性分类,走向目前的定量评价。

　　2　基本原理

　　对硐室围岩进行分类的主要依据有:岩体的岩性强度、结构状态、风化程度和地下水情况等。弹性波在岩体中传播时,其速度、振幅、频率、波形等声学特征对岩体的岩性、结构、风化状态及地下水等都有比较灵活的反映。利用声波仪可以快速定量测出各种动弹参数,计算出各种弹性指标和分类指标做为分类依据。

　　3　各种参数的测试与指标的计算

　　利用声波仪在测试地段,分别测试下列动弹参数:

　　3.1　岩体的纵、横波速度,Vp_体、Vs_体。

　　3.2　岩体的水平方向纵波速度Vp″和垂直方向纵波速度V_p⊥。

　　3.3　岩块的纵波速度Vp岩

　　3.4　岩块的湿润状态下的纵波速度Vp湿,干燥状态下的纵波速度V_p干。

　　3.5　岩块风化状态下的纵波速度Vp风,未风化状态下的纵波速度V_p未。

　　在岩体测试时,换能器间距为0.5～2.0m,遇到裂隙密集和软弱岩体其间距可近些。

　　按下式计算各动弹性参数并根据表1查得其对应等级指标值qi。

　　4　综合分类

　　根据公式计算出岩体稳定指标值(Sd)。

式中qi—表1中等级指标值

　　n—与岩石有关弹性参数种类数,n值为1～3;

　　m—与岩体有关弹性参数种类数,m值为1～3。

　　根据计算稳定指标值Sd的大小查表2得到对应围岩类别,即为该测试段围岩的类别。

　　5　结语

　　过去,我们对硐室围岩进行分类,往往会受到人为因素的影响。同一处围岩,由于各人的技术水平和工作经验不同,会划分成不同类别。现在,我们只要测试出围岩的各种动弹参数,计算出稳定性指标值,就知道了围岩的类别,就能很快制定出处理措施。目前,岩体声波测试在国内还是一种新技术、新方法,我们还需要不断实践、不断钻研、不断完善和总结,才能推动声波测试工作的不断发展。

　　本文作者：孙友臣　陈永东　　　许敬庭　(黑河市水利勘测设计院)(黑河市宋集屯水库)