層狀巖體聲學(xué)特性研究.pdf

1、超聲波在介質(zhì)中的傳播速度反映了介質(zhì)的物理力學(xué)性質(zhì)。巖體介質(zhì)超聲波測試技術(shù)是近三十多年發(fā)展起來的—種新技術(shù)，它通過測定超聲波穿透巖體后聲波信號的聲學(xué)參數(shù)的變化，間接地了解巖石或巖體的物理力學(xué)特性、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征及應(yīng)力狀態(tài)，已得到國內(nèi)外巖土工程界的廣泛重視。 層狀巖體是由多種不同屬性、不同厚度、不同組分按某種方式組合而成的天然層狀體，在長期的地質(zhì)作用、地應(yīng)力作用、水與溫度以及人為作用下，使得巖體內(nèi)產(chǎn)生了微細(xì)觀損傷與宏觀結(jié)構(gòu)面，因而其特

2、性顯著不同于單一巖石。層狀巖體的常規(guī)物理力學(xué)參數(shù)與彈性波速之間的關(guān)系既是一個理論問題，又是一個應(yīng)用問題。深入展開層狀巖體物理力學(xué)參數(shù)與彈性波速之間關(guān)系的研究具有重要的意義。 本文運用RsM-SY5聲波測試儀，首先測定了不同密度的玄武巖、花崗巖、石灰?guī)r以及三者組成的層狀巖體在靜載時的縱波波速；然后進行單軸壓縮試驗，并同步使用聲波儀測定每級荷載對應(yīng)的巖石波速；再根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變曲線計算出巖石的彈性模量，從而取得相應(yīng)巖石的各種物理力學(xué)參

3、數(shù)和對應(yīng)的聲學(xué)參數(shù)；在此基礎(chǔ)上，采用回歸分析的方法，分別研究了不同巖性以及層狀巖石的密度、應(yīng)力、彈性模量和其縱波波速的相互關(guān)系，進行比較分析，并建立了各種關(guān)系的數(shù)學(xué)模型；最后將理論計算值與工程實測數(shù)據(jù)進行了對比分析，結(jié)果表明數(shù)學(xué)模型有一定的工程適用性，得到了較好的驗證。 研究結(jié)果表明：單—巖石和層狀巖石縱波聲速都隨密度的增加而增加，波速和密度之間存在著較好的正相關(guān)性，且得到較好的線性擬合；無論足單—巖石或?qū)訝顜r石，其加載過程中的

4、縱波波速都隨應(yīng)力的增加而增大。這是因為在加載過程中，隨著應(yīng)力狀態(tài)的改變，巖石內(nèi)的微裂隙閉合的結(jié)果。在同樣的應(yīng)力條件下，玄武巖的波速最大，石灰?guī)r次之，花崗巖最小，而層狀巖石介于三者之間。在同樣的加載過程中，玄武巖、花崗巖、石灰?guī)r和層狀巖石的縱波波速增加比分別為23.34％、24.39％、24.08％和17.87％。單—巖石的增幅雖不同但相差不大，但層狀巖石與之相比增幅明顯減少。波速和應(yīng)力之間采用多項式擬合的相關(guān)系數(shù)最高；巖石縱波聲速隨彈性