一种新型的工程岩体探测震源──超磁致伸缩声波发射器

针对工程岩体质量快速精细检测中极为关键的震源问题，提出并采用新型的超磁致伸缩材料，研制成一种特殊的工程岩体探测大功率声波震源系统，并成功地应用于工程岩体的探测之中。文章系统地介绍了超磁致伸缩材料的特性及其声波发射器的设计制作思路以及应用情况，并给出了实例。这种新型的震源具有小体积、大功率、高频率、短余振等优点，在工程岩体检测中有着其它现有各种震源不可替代的作用，是一种十分理想的探测震源。该震源系统除直接应用于工程岩体的地面检测之外，还有着十分广阔的应用前景。     

岩体声波探测技术的应用

一、概述岩体声波探测技术是为解决工程施工和设计发展起来的，七十年代初，我国声测技术用于地下工程，到目前为止已有四、五百个单位应用了这种技术。岩体声波探测主要用来探测地下硐室围岩松动范围；对工程围岩进行分类及稳定性评价；测定岩体物理力学参数，检测一些工程的施工质量等等。过去岩体物理力学参数及有关地质特征的测试方法，主要是建立在静力学基础之上，这种方法虽然直观、明确，但耗费大量人力、物力和财力，测试周期长，难度也比较大。采用声测技术加快了探测速度，测试受外界条件干扰小，     

国内若干声波检测技术研究现状

近些年来地质矿产部水文地质工程地质技术方法研究所在岩土声波检测技术方面取得较大进展。研制了数字化岩体声波检测仪,“纯”横波换能器,及全波列声波测井仪等岩、土混凝土声波横波检测技术方法,以及宽频带窄脉冲超声换能器的研制。同时开展了桩基无损检测、地基常时微动观测、声波跨孔法大距离深、干孔岩体裂缝探测。     

深埋隧道围岩松动圈探测技术研究与数值模拟分析

围岩松动圈支护理论已被工程界广泛认同和接受,如何准确快速地探测松动圈深度更好的为工程服务,成为大家所关注的问题。以新建兰新铁路大梁隧道现场试验为依托,对测试断面围岩松动圈深度采用单孔声波测试法、地质雷达法进行探测,结合现场地应力及岩体物理力学参数实测结果进行数值模拟分析可知,以单孔声波测试法结果为基准,地质雷达测试结果与声波法测试结果基本一致,在围岩含水区域测试结果存在一定偏差,地质雷达发出的电磁波对含水区域比较敏感,发射和接收干扰较大,但地质雷达作为一种快速、无损的检测方法应该得到大力推广应用。由于数值计算时没有考虑爆破对围岩松动圈的影响,其计算结果与声波法探测结果相比偏小,但是两者的变化趋势基本上是一致的。数值计算应以现场地应力及岩体物理力学参数测试结果为依据,使计算结果更加真实,更好地为工程决策服务。     

声波探测技术在水工基础施工地质勘察中的应用

本文以万家寨水利枢纽工程基础声波探测工作为例，重点介绍该项探测技术在主坝基础层间剪切带和厂房基础可利用岩体勘察中的应用和效果。     

风化花岗岩声谱特征分析

岩石材料可视为声波的天然低通滤波器 ,声波在不同力学性质岩石材料中传播时 ,由于岩石对声波吸收程度不等因而高频声波滤除状况也不同。接收波中频率丰富程度与岩 石 的力学性质密切相关,岩石力学强度愈高,声谱中高频成分就愈丰富。反之,声谱中主要为 低频,高频分量因衰减而缺失。实验采用全数字化DB4型多波参数分析仪和计算机,对波形 数据进行FFT分析,通过接收谱和频率响应的特征来研究岩石的力学性质。声衰减研究可为 岩石、岩体强度和综合评价提供更多、更可靠的信息,是解决工程地质风化岩问题研究的一 种可行方法。     

未扰动冻土声波速度的测定

声波探测法已广泛应用于岩体力学研究和地质勘测等方面,它较其它物探方法具有简单、迅速、工作量小,经济等优点,其探测结果也是可靠的。国内外都开始采用声波法来检测冻土的性质、土壤的冻结速度、和冻土的厚度等。 北京煤炭研究院、东北工学院、安徽煤炭科研所,淮南煤炭科研所,淮南特殊凿井公司等单位共同组成的科研组,从1978年开始进行了声波法检测冻结壁的研究工作。为了正确运     

岩体声波测试在煤矿巷道工程地质研究中的应用

运用岩体声波探测技术测定了淮北芦岭煤矿巷道围岩松动圈,进行了围岩稳定性分类,为芦岭煤矿今后的巷道支护设计提供了依据,认为岩体声波测试是煤矿井巷工程地质研究定量化的重要手段,值得应用推广.     

洞室声波测试及数据处理技术

洞室声波测试是为获得准确、详细的岩体物理学参数,而在洞室内进行的一系列声波测试方法,通过计算和观察岩体声波速度的量值变化和分布规律,对岩体工程特性进行了评价,并了解洞壁岩体因施工开挖引起的松弛状况,还可以与岩体变形试验成果结合建立起动静态弹性模量之间的对比关系。     

探地雷达在岩溶地基探测中的应用

在山东大学和济南奥体中心体育场工地,采用探地雷达对岩溶地基进行探测,快速有效地查明了岩溶裂隙的发育情况。工程实例说明,在工程应用中,前期需深入分析地质勘测资料,合理确定探测参数,探测中需与工程钻探等方法相结合,不断积累经验,以求获得良好的工程效果。     

单轴加载过程中砂岩声学特性研究

岩体的声学特性与应力状态和破坏程度密切相关,通过岩体声学特性的变化来分析岩体应力状态进而评价工程稳定性是一种行之有效的工程措施。针对砂岩开展了单轴压缩试验,并在加载过程中同步进行3个方向的声波测试,获得了砂岩加载过程中3个不同方向声波波速与应力的演化规律。试验结果表明：随着应力的增加,轴向波速逐渐增大,横向波速表现出先增后减的趋势。考虑到不同方向声波测试结果的差异性,采用含不同倾角裂隙的石膏试样进行声波试验。结果表明,当裂隙方向与声波传播方向一致时,波速最大,与声波传播方向垂直时,波速最小;此外,为分析岩样波速与应力状态的相关性,建立了波速与体应变的关系,结果表明,随着体应变的增加,平均波速逐渐增大,在体应变达到最大值附近时,平均波速达到最大值,在体应变下降阶段,波速开始下降;根据轴向波速与应力的变化规律,得到了应力与波速的指数函数拟合公式,据此可以通过现场测试获得的波速预测现场岩体的应力范围,进而评价工程岩体稳定性。     

发射脉冲波形对探地雷达响应的影响

电性参数、系统参数以及处理方法,对探地雷达的探测深度、分辨率以及精度有重要的影响。这里主要讨论发射脉冲波形对探地雷达响应的影响,即首先产生汉宁、高斯、柯西和泊松四种窗函数所对应的发射脉冲波形,然后通过二维时域有限差分正演模拟方法分别获得上述激发波形在钢筋模型和薄层模型的响应,最后在分析响应结果的基础上,总结出不同激发波形对横向和纵向分辨率的影响。从正演模拟结果可以发现,在同一地电模型和相同的发射天线中心频率情况下,发射脉冲波形的宽度越小,其探测分辨率越高,探测深度越浅;柯西脉冲波具有较好的横向分辨率,而高斯脉冲波在横向和纵向上都具有较好的分辨率。所获得的结论对于不同地电模型的正演模拟以及探地雷达数据的解释,具有一定的指导作用。     

浅论高密度电阻率法在工程勘测中的应用效果

以往在工程地质勘测中,电法勘探主要采用的是电测深法,而电测深法又存在测点密度不大、信息量小等缺点.对于某些探测物来说,存在着资料解释困难的现象.为了解决上述问题,我们引进了一种新方法-高密度电阻率法,经过近几年我们对不同探测物的勘探应用,认为高密度电阻率在工程地质勘察中,是一种简单易行,行之有效的方法.     

声波层析成像在特大涌水地质区域探测中的应用

介绍了声波层析成像(声波CT)的基本原理、数据采集与处理方法,并结合工程实例对声波CT在某水电站涌水通道探测的应用效果作了较为深入的探讨.实践表明,声波CT能够有效弥补单孔声波检测工作的局限性,成果图像形象地描述了地下水的涌水通道位置及规模,可较好地探测该类地质问题,为后续施工设计提供科学依据.     

公伯峡电站开挖边坡古风化岩松弛与工程特性变化研究

利用公伯峡电站泄水洞左岸边坡开挖过程中获得的各种资料,分析、研究边坡在开挖后岩体松弛程度和工程特性的变化。分析表明,边坡开挖后,一定深度范围内边坡岩体将松弛,松弛带的厚度可以通过现场调查、地震波速、声波速度来划分。岩体发生松弛后,松弛带岩体力学参数明显降低。开挖后尽快支护是防止边坡岩体松弛有效方法之一。     

研究人员发明研究地裂的新方法

日前,美国博伊西州立大学研究人员开创了一种研究地裂的新方法,该方法采用高强度光源直接聚焦于裂隙而产生弹性波来研究地裂。通常情况下,科学家在地表发射声波是为了探测来自地面裂缝的回声。而该研究则取代了仅在样本表面激发超声波的方法,直接在地裂地点聚焦脉冲红外激光束,将之转变为超声波源。     

工程岩体完整性评价的实用方法研究

采用结构面统计与结构面结合特征识别相结合的方法,从结构面几何发育特征和结合特征两方面评价工程岩体完整性。用体积节理数评价结构面几何发育特征,并引入岩体几何完整性系数Ig来表征。根据结构面张开度和充填胶结特征将其结合程度分为5级,给出各级的定性特征描述,并引入结构面结合程度系数Ip对其量化。进而定义了岩体完整性指数将岩体完整性划分为完整、较完整、破碎、较破碎和极破碎5级,并给出对应的定性特征描述和Irm值区间。结合公路隧道工程实例,分别采用文中方法、声波测试法和体积节理数测量法对隧道围岩完整性进行了评价并对评价结果进行了比较。结果表明,文中方法得到的岩体完整性指数Irm与声波测试法得到的Kv基本一致,而体积节理数量测法的评价结果整体上大于声波测试方法。     

回线源瞬变电磁法在地质灾害调查中的应用

针对工程与地质灾害调查要求解决精细构造的问题,投入了近年来广泛应用于工程勘测的回线源瞬变电磁探测。分析了瞬变电磁测深的特点,该方法体积效应小,等值作用范围较直流测深和频率测深窄,故横向和纵向分辨率高。通过2个实例的成功应用,说明回线源瞬变电磁在探测构造破碎带、煤田采空区等方面的应用效果。     

工程岩体裂隙渗透性试验方法研究及应用

现代水电、交通、矿山、能源及核废料处理等地下工程中,洞室岩体原地承载能力以及在工程运行状态下洞室围岩的实际透水性状等岩体力学参数,是地质勘测不可缺少的基础资料,也是科学地优化工程设计的依据。由于传统的裂隙渗透性测试技术与方法如常规压水试验已不能满足工程建设发展的需要,达不到有些复杂工程对岩体渗透性的特殊设计要求,因此,有必要进行多种形式的工程岩体裂隙渗透特性分析和研究,从而针对特定工程,选择合适的试验方法,探明其确切渗透规律,以保证工程设计的准确性和有效性。     

探地雷达在南京地铁隧道工程检测中的应用

溶洞是地铁隧道工程的重要检测内容之一,探地雷达波在溶洞中传播的信号特征与围岩存在明显的差别,雷达反射波组的振幅、波长和频率会随着介质的电性变化而改变,正确识别溶洞的雷达波组特征是判别溶洞存在及其性质的关键所在。以南京地铁三号线滨江路站—五塘村站之间地铁隧道下方岩体内隐含溶洞探测为例,着重讨论了溶洞在探地雷达检测剖面上的波形显示特征,结合钻孔验证,说明探地雷达技术在城市地铁隧道工程溶洞探测中是有效的和实用的。