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第9章岩体声波检测技术

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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...

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