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1、岩体声波测试技术（岩体测试技术）课程结业论文岩体声波测试技术原理及在工程中的应用学院：XXX专业班级：XXXXX：XXX学号：XXX岩体声波测试技术原理及在工程中的应用XXXXXXX，XXXX摘要：声波测试技术现已变成一种常规的勘测技术，在工程地质中的应用越来越广泛这主要的原因就在于它设备简单、测试而广、经济实用，结合地质能较全而地提供岩石及岩体的多种物理力学的动态指标。本文介绍了声波测试技术的基本原理和在工程中的应用实例。关键词：声波岩体测试泊松比纵波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围，符合虎克定律，可以称其为弹性波。岩体声波检测RockMassSoun
2、dWaveDetecting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，覆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。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场的。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
3、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收集系统、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，讲明该项技术的发展成熟程度。1.2岩体声波检测使用的频率2声波传播基本理论2.1声波基础知识2.1.1声波概念发声体产生的振动在空气或其他物质中的传播叫做声波。声波借助各种介质向四面八方传播。声波是频率在2020000Hz围的振动波，低于20Hz为次声波，高于20000Hz为超声波。2.1
4、.2声波的种类无限介质中的波存在两种波：纵波，横波。纵波的质点振动方与波传播方向相平行，横波的质点振动方与波传播方向相垂直。声波是一种纵波，是弹性介质中传播着的压力振动。但在固体中传播时，可以以同时有纵波及横波。2.2声波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。鉴于岩体的构造特征，和检测的对象既有大块的岩体，也有小尺寸的岩石试件，由固体中波动方程的解可知，岩体或岩石的几何尺寸与声波波长相对关系的不同，边界条件是不一样的，声速的表达式也不一样，有必要对它们分别讨论。2.2.1无限固体介质中的声速无限体(介质)指的是介质的尺寸远比波长大，
5、理论及实验证实当介质与声波传播方向相垂直的尺寸D，存在D(25)，此时的介质可以为是无限体。无限体纵波的声波传播速度：()()()2111-+-?=E1无限体横波的声波传播速度：)1(21+?=EG2式中弹性模量Pa剪切模量Pa泊松比无量纲质量密度kg/m32.2.2有限固体介质中的声速2.2.2.1一维杆的声速(1)一维杆的边界条件：当固体介质的尺寸和波长知足下列关系称为一维杆。即：LDD512式中波长D一维杆直径L一维杆的长度 (2)一维杆轴线方向的纵波声速为:EVB=3显然，VB与无限体的纵波声速相差()()()2111-+-，当=0.20.25，BPVV1.105.1(=(3)阐述一维
6、杆的声速的目的是：在测取岩石试件的声速时，岩石试件可能是圆柱体，可以能是长方体，故不能够把岩石试件的尺寸加工成一维杆，由于这时测出的声速是3式的一维杆的声速，不是无限体的声速，其值不能代表现场测到的岩石无限体的声速，也不能作为计算岩体完好性指数的VPR值。(4)假如把岩石试件有意加工成一维杆，测其轴向声速，再按3式能够测算出岩石的弹性模量。2.2.2.2二维板的声速当岩体的尺寸知足二维板的边界时，即在X及Y方向的尺寸远大于Z方向尺寸，且Z方向的尺寸Lz时，二维板在X及Y方向的声速如下：()2121+=EVP(4)板状建筑石材的声波检测，对垂直于厚度方向的纵波声速，应按式4式来考虑，同样能够用声
7、速来确定其完好性及动弹性力学性能。2.2.3声速与岩体性质关系2.2.3.1声速与裂隙的关系岩体是多裂隙非均匀介质，裂隙的发育影响着岩体的稳定性,室模拟表2裂隙发育程度与声速之间关系及大量现场测试数据证明，随着裂隙的发育，声波在岩体将产生绕射、折射以及屡次反射，造成声线拉长，使传播时间，随裂隙的发育而增大，“视声速降低，表2示出这一关系。为了用声速值定量讲明裂隙发育程度，可测量待定岩体的声速Vpm，及岩石标准试件的声速Vpr。(因试件仅有少量裂隙故VprVpm)，并以(V2pr-V2pm)/V2pr，和(Vpm/Vpr)2分别表征岩体裂隙系数及完好性系数。它已成为评价岩体完好程度的重要参数。2
8、.2.3.2声速与孔隙率的关系岩体孔隙率影响着声速.目前仍延用的韦里(Wyllie)公式，建立在将多孔隙岩体近似等效为多孔的岩体骨架(1-)，及孔所充填的介质()两部分组成。声波在其传播的时间，可视为式中Vp、Vpl、Vpm分别为多孔岩体、充填介质、岩体骨架的纵波声速，为孔隙率，则式中t为总的声时，tj、tm分别为充填介质及岩石骨架的声时，可见孔隙率是声速的相关函数。韦里公式是不完善的，未能考虑传播中的很多复杂因素，故与实际往往有所出人，但就此仍可看出其基本关系。2.2.3.3声速与岩体风化程度的关系岩体随其风化程度的不同，在其部构造特性上，即松懈程度、胶结状况、矿物成此页面能否是列表页或首页？未找到适宜正文内容。