单孔声波测试在水库勘察中的应用

1、单孔声波测试在水库勘察中的应用摘要：文中单孔声波测试采用的是一发双收装置,反映的是沿孔深方向孔壁附近岩体波速值 的变化情况,就垂直孔而言,对缓倾角裂隙等反映灵敏,是反映微观的、局部的测试结果. 单孔声波测试可用于测试岩体或混凝土纵波、横波速度和岩体完整性系数,探测不良地质结 构、岩体风化带和卸荷带,检测水库等建基岩体质量及灌浆效果等.在水库勘察中的坝轴线 钻孔声波测试得到的纵波参数,可以有效判定岩体全、强、弱风化的界限,并且根据钻孔取 出的完整新鲜岩芯的纵波速度计算出岩体完整性系数.关键词：单孔声波测试；风化界限；完整性系数1.工程概况拟建水库位于太行山东麓,地貌属低山丘陵向山前倾斜平原过渡区

2、.是白马河防洪的唯 一限制性工程,限制流域面积248km,是一座以防洪为主、结合灌溉的型水利枢纽工程.由 于河流侧向侵蚀作用,河流靠近南岸,坝址区河谷呈“U型谷形态,现代河床宽度一般3050m 坝址区河底高程一般在 121.0126.7m,山顶高程一般在145163m最高 172m多呈低丘缓坡状.河流左岸基岩岩性主要为花岗片麻岩,风化剥蚀形成低缓山丘,河 流右岸基岩岩性主要为石英砂岩,靠近河岸一侧多形成悬岩峭壁,地形较陡峭.库区出露地层有太古界赞皇群、震旦亚界长城系、古生界寒武系、奥陶系及新生界第四 系松散层等.太古界变质岩构成基底,变质岩上部为古风化壳,与盖层胶结紧密；盖层为震 旦亚界长城系

3、石英砂岩,与基底呈角度不整合接触.寒武系、奥陶系为滨海相和浅海相岩 层,沉积物以页岩、碳酸盐岩为主,平行不整合于震旦亚界之上.2.工作方法和根本原理2.1 工作方法单孔声波测试应在无金属套管、有水耦合的钻孔中测试.漏水严重的钻孔,采取分段封 堵举措进行逐段测试.声波检测孔须用清水冲洗钻孔,孔内不能有岩屑或掉块,以保证检测探头进出畅通.检测工作开始前应对声波探头进行检查,在注水的专用厚壁金属钢管或水池 中校验探头测试的钢管或水的波速,同时还应对电缆标记米数,以便测试进行时校对工作深 度.声波测t使用RSM-SY6S声波检测仪,探头采用一发双收装置,发射器设置在顶端,与 第一个接收换能器距离为40

4、c成两个接收换能器之间的距离为 20cm 一般从孔底向孔口测 试,点距为0.2m,测试参数设置为高通5kHz、低通60kHz、采样间隔0.5仙s、采样长度 512、发射脉宽20Hzs发射电压为低压、接收换能器频率 f为30kHz.电缆深度标识须准 确,检测时每十个点应校对一次.现场采集声波原始波形初至清楚,易于判读.2.2 根本原理单孔声波测试利用声波在一定距离沿井壁岩体滑行的时间来测定岩体的声波速度,通过纵波初至时间仪器分别读取换能器发射极F发出的超声波到两个接收器白纵波滑行波初至时间 ti 和t2,而两个接收器的距离 A 1为,由公式式中t1为发射极到接收器1的纵波初至时间；t2为发射极到

5、接收器2的计算出测试岩体纵波波速,将波速曲线进行合理分段,确定各段纵波波速的平均值.单孔声波与声波测井是有区别的.单孔声波主要是指声速度动力学参数测试,每个测点 都有独立的测试波形.声波测井包括声波测井、声幅测井、全波列测井,具结果是测井曲 线,每个测点无独立的波形.3.资料解释声波测试的成果分析与整理,要求野外测试准确可靠的根底上进行.应通过综合测试资 料,反复比照分析,充分考虑地质情况和测试结果的内在联系与可能的干扰因素.成果图应 将各测点时间值绘制成纵波速度随孔深变化曲线.3.1纵波波速的岩体完整性系数计算完整性系数计算需要对钻孔内取出的新鲜完整的柱状岩芯进行室内纵波测试,计算出相对新鲜

6、完整岩样的纵波波速作为新鲜完整岩石的纵波波速M,.根据公式式中Kv为岩体完整性系数；M为测试段岩体的纵波波速；Vpr为相对新鲜完整岩样的纵波波速计算出测试段岩体的完整性系数,利用表 2岩体完整性系数分类表对声波测试的钻孔的各层岩体进行完整程度分类.表2岩体完整性系数分类表完整程度完整较完整完整性差较破碎破碎岩体完整性系数K/> 0.750.75 >Kv>0.550.55 >Kv>0.350.35>Kv>0.15K/< 0.154.成果分析库区坝轴线共布35个钻孔,基岩岩性主要为花岗片麻岩和石英砂岩.花岗片麻岩声波纵波波速对岩体完整性的划分：岩体破碎的纵波波速一般小于2193m/s；岩体节理裂隙发育,较破碎的纵波波速一般为 21933349m/s；岩体节理裂隙较 发育,完整性差的纵波波速一般为 33494205/s ,岩体较完整的纵波波速一般为 4205 4908m/s；岩体完整的纵波波速一般大于 4908m/so花岗片麻岩声波纵波波速对岩体风化界限的划分：全风化岩体的纵波波速一般小于 2267m/s；强风化岩体的纵波波速一般为 22673400m/s；弱风化岩体的纵波波速一般为 34004534/s.石英砂岩声波纵波波速对岩体完整性的划分：岩体破碎的纵波波速一般小于1998m/s;岩体节理