影响岩体波速的因素.ppt

第二节第二节 影响岩体波速的因素影响岩体波速的因素（5 5方面因素）方面因素）一、岩体弹性波速与岩体种类、岩石密度和一、岩体弹性波速与岩体种类、岩石密度和 生成年代有关生成年代有关1.岩石的密度和完整性越高，波速越大2.岩石密度越大，弹性波的速度也相应增加 表31表示了各类岩石的弹性波速与岩石种类之间的关系。图35从实例统计的角度，表示了各类岩石的弹性波速及密度之间的关系。88.135.0PV二、岩体波速与岩体中裂隙或夹层的关系二、岩体波速与岩体中裂隙或夹层的关系 弹性波在岩体中传播时，遇到裂隙，则视充填物而异。若裂隙中充填物为空气，则弹性波不能通过，而是绕过裂隙断点传播。在裂隙充水的情况下，声能有5可以通过，若充填物为其他液体或固体物质，则弹性波可部分或完全通过。弹性波跨越裂隙宽度的能力与弹性波的频率和振幅有关.1.1.频率越低，跨越裂隙宽度俞大，反之俞小频率越低，跨越裂隙宽度俞大，反之俞小图3-72.裂隙数目越多，则纵波速度愈小裂隙数目越多，则纵波速度愈小3.3.岩体的风化程度愈高弹性波的速度亦小岩体的风化程度愈高弹性波的速度亦小4.4.夹层厚度愈大弹性波纵波速度愈夹层厚度愈大弹性波纵波速度愈三、岩体波速与岩体的有效孔隙率三、岩体波速与岩体的有效孔隙率n n及吸水及吸水率有关率有关 一些岩浆岩，沉积岩和变质岩的纵波速度与有效孔隙率n之间的关系见图39所示。fW从图中可以看出：1.1.随着有效孔隙率的增随着有效孔隙率的增加，纵波波速则急剧下加，纵波波速则急剧下降降图310表示了纵波波速与吸水率之间的关系。从图中可以看出：2.随着吸水率的增加，纵波波速急剧的下降四、岩体波速与各向异性性质有关 岩体因成岩条件、结构面和地应力等原因而具有各向异性，因而弹性波在岩体中的传播、岩体动弹性模量等也具有各向异性。表36看出：1.1.平行层面纵波波速大于垂直层面波速平行层面纵波波速大于垂直层面波速平行层面波速/垂直岩层波速各向异性系数CC=1.08-2.28C=1.08-2.28；多数：多数：C=1.67C=1.67相当一部分：相当一部分：c=1.10c=1.10表362.2.平行岩层面的动弹模大于垂直岩层的动弹模平行岩层面的动弹模大于垂直岩层的动弹模各向异性系数数值在各向异性系数数值在1.011.012.722.72之间；绝大之间；绝大部分小于部分小于1.301.303.3.压力愈大，纵波波速各向异性系数愈小压力愈大，纵波波速各向异性系数愈小由表可见，所有系数均大于由表可见，所有系数均大于1 1；其最大系数在；其最大系数在0.10.1MPaMPa五、岩体受压应力对弹性波传播的影响五、岩体受压应力对弹性波传播的影响（一）室内测试的结果（一）室内测试的结果岩石在压应力作用下，对弹性波的波速和动弹性模量有一定的影响，受力状态可分静水压缩静水压缩、三向压缩三向压缩和单向压缩单向压缩，量测方式可分为平行平行或垂直于最大应力垂直于最大应力。1.1.加载方式对声波波速的影响加载方式对声波波速的影响在单向压缩且垂直应力方向测试岩石的波速时，所测波速有较明显的影响；其它加载方法对所测波速的影响比较小，见图311，12均匀压缩单向压缩环向压缩2.2.压应力愈大波速愈大压应力愈大波速愈大从图中可以看出，随着压力的增大，纵波的波速亦随之增大。纵波增加的波速，在开始阶段较快，然后逐渐变小，最后可能不增加。3.3.对于层面发育的沉积岩石，当垂直于层对于层面发育的沉积岩石，当垂直于层面加载时，在低应力阶段波速急速随应力面加载时，在低应力阶段波速急速随应力增长而增加，增长而增加，当波速超过平行层面方向的波以后，增当波速超过平行层面方向的波以后，增长变慢。长变慢。如图313所示4.4.当岩石单向压当岩石单向压缩后，量测的波缩后，量测的波速因方向的不速因方向的不同而不同同而不同与压应力相与压应力相同方向上的同方向上的纵波波速，纵波波速，在低应力阶在低应力阶段波速急速段波速急速增长，达到增长，达到一定程度后一定程度后增速减缓增速减缓与压应力垂直方向上的纵波波速，随应力增长而减小（波传动方向上受拉应力）（二）现场量测的结果（二）现场量测的结果 在某工程中，测定了巷道两帮的应力 变化对声波波速的影响可以推断松动圈的范围。工程测点布置如图3161.1.在巷道壁钻孔在巷道壁钻孔测试声波速度测试声波速度在松动区内，由在松动区内，由于岩体破碎且是于岩体破碎且是低应力区，因而低应力区，因而波速较小；高应波速较小；高应力区，岩体完整，力区，岩体完整，波速达到最大；波速达到最大；原岩应力区，波原岩应力区，波速正常。根据波速正常。根据波速沿测孔深度的速沿测孔深度的变化曲线，确定变化曲线，确定这三个区的范围。这三个区的范围。2.2.测试结果测试结果如图可见，如图可见，3 3条条测线总的趋势大约测线总的趋势大约在在1.51.5米处，波速米处，波速最大，可推测松动最大，可推测松动圈范围在此处。圈范围在此处。另外，曲线另外，曲线1 1在在1.51.5米更深处波速米更深处波速更大，这可能是该更大，这可能是该处巷道纵横交错，处巷道纵横交错，应力较复杂之故。应力较复杂之故。3.当岩石种类不同，纵波波速不同。但基本规律相同，即在低应力区纵波波速增长很快，随着应力的增大，增长减慢，趋于常值。如图318所示返回返回