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聲波檢測技術在巖土工程中的應用
  早在20世紀60年代中期，中國地球物理勘探研究人員就開展了聲波檢測技術在巖土工程中的應用研究。首先，開發(fā)了聲波檢測儀器和傳感器，進行了現(xiàn)場和室內(nèi)檢測技術的研究，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，開辟了聲波檢測技術在中國的應用。經(jīng)過40多年的努力和不斷改進，我們今天在以下幾個方面進行了研究。
(1)用聲速測量巖體完整性指數(shù)。
只有縱波速度才能評價巖體的質(zhì)量。例如，工程巖體分級標準(GB50218-2014)規(guī)定，巖體縱波速度Vpm和巖體縱波速度VpR可以計算巖體完整性指數(shù)kv。
(2)用聲速劃分巖石。
由于其結構、礦物組合、原因、地質(zhì)時代等因素，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化程度。
不同巖石風化程度的聲速明顯不同。以長江三峽三斗壩線巖石風化程度和縱波速度為例，說明用縱波速度劃分巖石風化的可行性。
(4)通過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性，聲學理論中的惠更斯原理可用于制造裂縫的聲波繞射。繞組時聲線延長，聲波傳播時間延長，視速度而定。所以，聲速不僅能分辨巖體的風化程度，而且對巖體裂縫的反應也敏感，特別是張裂縫。
(5)以聲速劃分巖體結構。
巖體結構可分為四類:整體塊狀結構、層狀結構、破碎結構和散體結構。聲波在整個塊狀結構中傳播較快。在后三種結構中，由于巖體的節(jié)理裂縫發(fā)育程度不同，聲速隨著結構的復雜而降低。這就決定了隨著巖體結構不同聲波的傳播會有一定的規(guī)律。
(6)聲速能理解地應力。
 當巖體受到外部應力時，其變形首先是裂縫的壓縮，從而提高聲速。然而，當應力超過強度極限時，巖體會出現(xiàn)新的裂縫，降低聲速。
 因此，根據(jù)上述原理，對巖體進行應力釋放處理，測量應力釋放前后的聲速，對應力釋放處理得到的巖心加壓，測量其聲速，推測地應力的值和方向。
(7)巖石聲波測試儀。
 標準配置包括:主機、平面夾心傳感器100KHz、橫波傳感器100KHz、手冊、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。
 主要技術指標:
 主機:專用微機系統(tǒng)。
 聲音范圍：0~640Kμs。
 測量精度：±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，聲波檢測技術可用于巖土工程中的巖石聲波測試儀:
1.測量洞室圍巖和巖體邊坡施工引起的松動范圍；
2.測量巖石和巖體的物理機械參數(shù)(Vp,Vs,Ed,Gd)；
3.劃分巖石，確定巖石的風化程度。
4.測量裂縫發(fā)育，了解巖體結構特點；
5.檢測巖溶、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.測量水下地貌和地面結構；
8.檢測灌注樁身的完整性和缺陷位置；