现场岩石力学参数测试方法

1、第五组1 1现场岩石（体）力学参数快速测试方法现场岩石（体）力学参数快速测试方法l 课题要求现场测定岩体力学参数课题要求现场测定岩体力学参数，查阅资料可知岩体先现场试验，查阅资料可知岩体先现场试验可以按多种形式分类，如可以按可以按多种形式分类，如可以按受力方式、受荷过程、测试参数受力方式、受荷过程、测试参数等进行分类。但总体来说岩体现等进行分类。但总体来说岩体现场实验可以分为动力学实验和静场实验可以分为动力学实验和静力学实验两大类。静力学实验主力学实验两大类。静力学实验主要包括我们课上所讲的岩体变形要包括我们课上所讲的岩体变形、岩体应力测试、现场岩体强度、岩体应力测试、现场岩体强度试验。动力学

2、岩体现场试验主要试验。动力学岩体现场试验主要就是岩体波动测试，这是一种简就是岩体波动测试，这是一种简介的测试方法，通过测试岩体的介的测试方法，通过测试岩体的动力学参数间接推测岩体的力学动力学参数间接推测岩体的力学参数，它可以预测岩体的强度变参数，它可以预测岩体的强度变形参数、岩体的地应力、岩体的形参数、岩体的地应力、岩体的完整性及内部结构。现场岩体实完整性及内部结构。现场岩体实验的方法分类。验的方法分类。张张 星星-开题与总结开题与总结杜杜 勇勇-动力学测试动力学测试方法简介方法简介贺贺 琦琦-声波单孔测声波单孔测井法与跨孔测试法井法与跨孔测试法肖含平肖含平-CT-CT层析成像层析成像技术技术

3、胡胡 杰杰-弹性波测试弹性波测试成果应用成果应用2 2现场岩石（体）力学参数快速测试方法l 岩体岩体动力学测试法主要是动力学测试法主要是通过测定穿透工程岩体后通过测定穿透工程岩体后的弹性波波速和衰减系数的弹性波波速和衰减系数了解岩土体的物理力学特了解岩土体的物理力学特性及结构特征的一种新技性及结构特征的一种新技术，又称弹性波测试技术术，又称弹性波测试技术。现场岩石（体）力学参数快速测试方法2 .1 概念2 .2 特点 简便简便 快捷快捷 可靠可靠 经济经济 无无破损破损现场岩石（体）力学参数快速测试方法现场岩石（体）力学参数快速测试方法2 .3 纵波和横波速度介质介质密度密度介质密度介质密度

4、动力变形参数动力变形参数现场岩石（体）力学参数快速测试方法l 岩体岩性岩体岩性l 结构面发育特征结构面发育特征l 岩体应力岩体应力现场岩石（体）力学参数快速测试方法2 .4 影响速度因素2 .5工程岩体波动测试方法 声波单孔测井法声波单孔测井法 跨孔测试跨孔测试法法 CTCT层析成像法层析成像法3 3现场岩石（体）力学参数快速测试方法l 定义：在钻孔中放入一发双定义：在钻孔中放入一发双收探头，测试钻孔壁一定厚收探头，测试钻孔壁一定厚度的岩体的声波波速度的岩体的声波波速l 利用两个接收换能器的距离利用两个接收换能器的距离和接受到的声波到达的时差，和接受到的声波到达的时差，计算出测试位置的岩体波速

5、。计算出测试位置的岩体波速。l 移动探头可以获得孔壁岩体移动探头可以获得孔壁岩体声波速度随钻孔深度变化的声波速度随钻孔深度变化的曲线曲线现场岩石（体）力学参数快速测试方法3.1声波单孔测井法/pvLt 现场岩石（体）力学参数快速测试方法现场岩石（体）力学参数快速测试方法T T：发射换能器：发射换能器R1R1、R2R2：接受换能器：接受换能器L L：源距：源距 l 探头探头：无：无指向性；发射功指向性；发射功率要大；要有足够的接收率要大；要有足够的接收灵敏度灵敏度l 最小源距：最小源距：min121LS2DdSwRCCl LminLmin为最小源距；为最小源距；CWCW：水体声速：水体声速CRC

6、R：岩体最低声速（可取：岩体最低声速（可取CRCR1800m/s1800m/s）D D：钻孔直径：钻孔直径d d：探头直径：探头直径现场岩石（体）力学参数快速测试方法现场岩石（体）力学参数快速测试方法3.2跨孔测试法l 在岩石工程中，测量某一区域在岩石工程中，测量某一区域岩体波速的测试方法岩体波速的测试方法l 跨孔测试法是在两个不同的钻跨孔测试法是在两个不同的钻孔中进行，一钻孔中激发弹性孔中进行，一钻孔中激发弹性波，另一钻孔中接收弹性波，波，另一钻孔中接收弹性波，根据两钻孔距离和弹性波旅行根据两钻孔距离和弹性波旅行时间，计算出震源与接受点之时间，计算出震源与接受点之间岩体的平均波速间岩体的平均

7、波速/pvLt4 4现场岩石（体）力学参数快速测试方法l 作用作用: :获取两个钻孔间岩体结获取两个钻孔间岩体结构的精细图像。构的精细图像。l 基本原理基本原理: :如图为声波成像模如图为声波成像模型型现场岩石（体）力学参数快速测试方法4.1作用及原理l 首先得到传播路径的传播时间首先得到传播路径的传播时间l 建立模型：等间距网络离散。建立模型：等间距网络离散。超声波速度分布设为超声波速度分布设为 l 算出不同发射点到不同接收点算出不同发射点到不同接收点的超声波旅行时间的超声波旅行时间 1ikikstdsV r 0V raV r现场岩石（体）力学参数快速测试方法现场岩石（体）力学参数快速测试方

8、法12( ,.,)iiNT MT v vv4.1作用及原理现场岩石（体）力学参数快速测试方法现场岩石（体）力学参数快速测试方法4.1作用及原理5 5现场岩石（体）力学参数快速测试方法现场岩石（体）力学参数快速测试方法5.1计算岩石动弹性模量和动泊松比l 对于各向同性岩石介质：对于各向同性岩石介质：现场岩石（体）力学参数快速测试方法现场岩石（体）力学参数快速测试方法5.1 计算岩石动弹性模量和动泊松比l 对于各向异性岩石介质：对于各向异性岩石介质：l 将岩体视为正交各向异性或将岩体视为正交各向异性或横观各向同性介质，利用各横观各向同性介质，利用各主轴方向上的波速与弹性参主轴方向上的波速与弹性参数

9、的关系进行岩体宏观力学数的关系进行岩体宏观力学参数的弹性波测定。参数的弹性波测定。现场岩石（体）力学参数快速测试方法现场岩石（体）力学参数快速测试方法5.2 岩体分类l 用弹性波进行岩体分类的用弹性波进行岩体分类的主要参数：波速、完整性主要参数：波速、完整性系数、风化系数、裂隙系系数、风化系数、裂隙系数。数。l 一般而言，岩体中波传播速一般而言，岩体中波传播速度快表明岩体致密、坚硬、度快表明岩体致密、坚硬、完整、风化轻。完整、风化轻。现场岩石（体）力学参数快速测试方法现场岩石（体）力学参数快速测试方法5.3 岩体松动层厚度及岩体稳定性中的应用l 由于由于原岩应力释放和爆破原岩应力释放和爆破施工

10、等原因施工等原因, ,在岩体表面附在岩体表面附近出现一个近出现一个由松弛到集中由松弛到集中的层状应力分布的层状应力分布, ,工程中称工程中称为为松动松动层层。l 松动松动层是确定岩石稳定性及支护层是确定岩石稳定性及支护设计的重要依据设计的重要依据, ,特别是在锚喷结特别是在锚喷结构支护中构支护中, ,要根据松动层来设计锚要根据松动层来设计锚固的深度固的深度。l 通过通过研究声波在岩体中的传播特研究声波在岩体中的传播特性和分析声学参数性和分析声学参数( (波速、衰减系波速、衰减系数、振幅、频谱等数、振幅、频谱等) )的变化的变化, ,从而从而了解岩体有关物理力学参数和结了解岩体有关物理力学参数和

11、结构特征构特征, ,并能及时提供信息指导现并能及时提供信息指导现场施工。场施工。现场岩石（体）力学参数快速测试方法现场岩石（体）力学参数快速测试方法5.4 岩体加固质量检测中的应用l 为了提高岩体的弹性模量，为了提高岩体的弹性模量，降低渗透率，提高隔水性降低渗透率，提高隔水性及岩体的完整性和稳定性；及岩体的完整性和稳定性；常对工程岩体进行灌浆、常对工程岩体进行灌浆、充填等加固处理，为了了充填等加固处理，为了了解这种加固处理的效果，解这种加固处理的效果，弹性波测试技术成为一种弹性波测试技术成为一种行之有效的方法。行之有效的方法。l 目前已广泛应用于水电工目前已广泛应用于水电工程中。程中。6 6现

12、场岩石（体）力学参数快速测试方法现场岩石（体）力学参数快速测试方法l 岩石动力学测试方法比静力学岩石动力学测试方法比静力学测试方法对岩体的扰动小而且测试方法对岩体的扰动小而且成本低廉、操作方便，在测量成本低廉、操作方便，在测量某些岩石力学参数方面更加快某些岩石力学参数方面更加快捷准确。所以我相信这种方法捷准确。所以我相信这种方法将会成为岩体现场实验的主演将会成为岩体现场实验的主演发展方向。还有由于岩石动力发展方向。还有由于岩石动力学测试方法自身的技术和它的学测试方法自身的技术和它的测试特点，该方法受环境的影测试特点，该方法受环境的影响特别大，容易受到地下水和响特别大，容易受到地下水和噪声的干扰。还有许多理论问噪声的干扰。还有许多理论问题有待进一步的研究，如动静题有待进一步的研究，如动静力学的转化问题。力学的转化问题。现场岩石（体）力学参数快速测试方法现场岩石（体）力学参数快速测试方法参考文献：参考文献：1、岩石力学与工程（第二版）蔡美、岩石力学与工程（第二版）蔡美峰主编峰主编 科学出版社科学