第9章岩体声波检测技术VIP专享

1 第9 章 岩体声波检测技术 9 .1 概述 在岩体中传播的声波是机械波。由于其作用力的量级所引起的变形在线性范围，符合虎克定律，也可称其为弹性波。岩体声波检测(Rock Mass Sound Wave Detecting)所使用的波动频率从几百赫到50千赫(现场岩体原位测试)及100到1000千赫(岩石样品测试)，复盖了声频到超声频频段，但在检测声学领域简称其为“声波检测”。 应提及的是：这里所阐述的声波检测还包含一些被动声波检测，即不需要振源的地声检测技术概述。 9.1.1 岩体声波检测技术的进展概述 我国岩体声波检测技术应用研究，是在上世纪六十年代中期开始的。它的起步借鉴了金属超声检测和水声探测技术，从仪器研发、换能器的仿制到研制，现场原位检测及室内试件测试方法研究，经历了四十个春秋，是在一代科技工作者多学科群体的努力下完成的； 到今天，检测仪器由第一代电子管式、第二代晶体管式、第三代小规模集成电路式，发展到今天的第四代，即由声波发射电路、大规模集成电路的数据采集系统、计算机嵌入式主板、操作系统软件、信号分析处理软件等组成，成为具有一定智能分析功能的声波检测分析仪，换能器多达十余个品种； 由纵波测试应用发展到横波测试；由声学参量声时的应用，发展到波幅、频率的应用。 目前，声波检测技术纳入了不同行业的多个规程、规范，说明该项技术的发展成熟程度。 9.1.2 岩体声波检测使用的频率 岩体声波检测随检测目的、检测距离的不同，应用不同频率的震源，可用表 9-1加以概括： 表 9-1 不同频率震源的检测目的、检测距离 检测目的 所用震源 震源频率（kHZ） 探测距离（m） 备注 大距离检测岩体完整性 锤击震源 0.5－5.0 1－50 跨孔检测岩体溶洞、软弱结构面 电火花震源 0.5－8.0 1－50 岩体松动范围、风化壳划分评价 超声换能器 20－50 0.5－10 岩体灌浆补强效果检测 超声换能器 20－50 1－10 岩体动弹性力学参数、横波测试 换能器/锤击 20－50/0.5-5 0.5－10/1-50 岩石试件枞波与横波声速测试 矿物岩石物性测试研究 超声换能器 100－1000 0.01－0.15 决定于由岩石试件尺寸 地质工程施工质量检测 换能器/锤击 20-50/0.5-5 0.5－10/1-50 9.2 声波在岩体中的传播规律 9.2.1岩体的声速 岩体声波检测技术得到广泛应用，有着完善的物理基础。首先，我们讨论岩体的声速与岩体物性间的关系。鉴于岩体的结构特征，和检测的对象既有大块的岩体，也有小尺寸的岩石试...