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聲波檢測(cè)技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用
  早在20世紀(jì)60年代中期，中國(guó)地球物理勘探研究人員就開展了聲波檢測(cè)技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用研究。首先，開發(fā)了聲波檢測(cè)儀器和傳感器，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)檢測(cè)技術(shù)的研究，很快引起了工程地質(zhì)研究人員和巖土工程師的重視和干預(yù)，開辟了聲波檢測(cè)技術(shù)在中國(guó)的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)40多年的努力和不斷改進(jìn)，我們今天在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究。
(1)用聲速測(cè)量巖體完整性指數(shù)。
只有縱波速度才能評(píng)價(jià)巖體的質(zhì)量。例如，工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB50218-2014)規(guī)定，巖體縱波速度Vpm和巖體縱波速度VpR可以計(jì)算巖體完整性指數(shù)kv。
(2)用聲速劃分巖石。
由于其結(jié)構(gòu)、礦物組合、原因、地質(zhì)時(shí)代等因素，不同巖石的聲速不同，不固定，分布在一定范圍內(nèi)。
(3)用聲速劃分巖體的風(fēng)化程度。
不同巖石風(fēng)化程度的聲速明顯不同。以長(zhǎng)江三峽三斗壩線巖石風(fēng)化程度和縱波速度為例，說(shuō)明用縱波速度劃分巖石風(fēng)化的可行性。
(4)通過(guò)聲速了解巖體裂縫的發(fā)育程度。
 巖體聲速與巖體裂縫有很好的相關(guān)性，聲學(xué)理論中的惠更斯原理可用于制造裂縫的聲波繞射。繞組時(shí)聲線延長(zhǎng)，聲波傳播時(shí)間延長(zhǎng)，視速度而定。所以，聲速不僅能分辨巖體的風(fēng)化程度，而且對(duì)巖體裂縫的反應(yīng)也敏感，特別是張裂縫。
(5)以聲速劃分巖體結(jié)構(gòu)。
巖體結(jié)構(gòu)可分為四類:整體塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、破碎結(jié)構(gòu)和散體結(jié)構(gòu)。聲波在整個(gè)塊狀結(jié)構(gòu)中傳播較快。在后三種結(jié)構(gòu)中，由于巖體的節(jié)理裂縫發(fā)育程度不同，聲速隨著結(jié)構(gòu)的復(fù)雜而降低。這就決定了隨著巖體結(jié)構(gòu)不同聲波的傳播會(huì)有一定的規(guī)律。
(6)聲速能理解地應(yīng)力。
 當(dāng)巖體受到外部應(yīng)力時(shí)，其變形首先是裂縫的壓縮，從而提高聲速。然而，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度極限時(shí)，巖體會(huì)出現(xiàn)新的裂縫，降低聲速。
 因此，根據(jù)上述原理，對(duì)巖體進(jìn)行應(yīng)力釋放處理，測(cè)量應(yīng)力釋放前后的聲速，對(duì)應(yīng)力釋放處理得到的巖心加壓，測(cè)量其聲速，推測(cè)地應(yīng)力的值和方向。
(7)巖石聲波測(cè)試儀。
 標(biāo)準(zhǔn)配置包括:主機(jī)、平面夾心傳感器100KHz、橫波傳感器100KHz、手冊(cè)、軟件、儀器箱等。
 可選配件:雙收換能器、跨孔增壓換能器、平面夾心換能器50KHz。
 主要技術(shù)指標(biāo):
 主機(jī):專用微機(jī)系統(tǒng)。
 聲音范圍：0~640Kμs。
 測(cè)量精度：±0.05μs。
 范圍:0~177db。
 收益精度：3%
 寬度：5Hz~500kHz。
 輸出電壓：250,500,1000V可調(diào)。
 取樣時(shí)間：0.05,0.1,0.2,0.4,0.8,1.6,3.2,6.4μs。
 綜上所述，聲波檢測(cè)技術(shù)可用于巖土工程中的巖石聲波測(cè)試儀:
1.測(cè)量洞室圍巖和巖體邊坡施工引起的松動(dòng)范圍；
2.測(cè)量巖石和巖體的物理機(jī)械參數(shù)(Vp,Vs,Ed,Gd)；
3.劃分巖石，確定巖石的風(fēng)化程度。
4.測(cè)量裂縫發(fā)育，了解巖體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；
5.檢測(cè)巖溶、破碎帶的發(fā)育和空間分布；
6.檢查灌漿加固的施工質(zhì)量和效果。
7.測(cè)量水下地貌和地面結(jié)構(gòu)；
8.檢測(cè)灌注樁身的完整性和缺陷位置；