單孔聲波測試在水庫勘察中的應(yīng)用

1、單孔聲波測試在水庫勘察中的應(yīng)用摘要：文中單孔聲波測試采用的是一發(fā)雙收裝置,反映的是沿孔深方向孔壁附近巖體波速值 的變化情況,就垂直孔而言,對(duì)緩傾角裂隙等反映靈敏,是反映微觀的、局部的測試結(jié)果. 單孔聲波測試可用于測試巖體或混凝土縱波、橫波速度和巖體完整性系數(shù),探測不良地質(zhì)結(jié) 構(gòu)、巖體風(fēng)化帶和卸荷帶,檢測水庫等建基巖體質(zhì)量及灌漿效果等.在水庫勘察中的壩軸線 鉆孔聲波測試得到的縱波參數(shù),可以有效判定巖體全、強(qiáng)、弱風(fēng)化的界限,并且根據(jù)鉆孔取 出的完整新鮮巖芯的縱波速度計(jì)算出巖體完整性系數(shù).關(guān)鍵詞：單孔聲波測試；風(fēng)化界限；完整性系數(shù)1.工程概況擬建水庫位于太行山東麓,地貌屬低山丘陵向山前傾斜平原過渡區(qū)

2、.是白馬河防洪的唯 一限制性工程,限制流域面積248km,是一座以防洪為主、結(jié)合灌溉的型水利樞紐工程.由 于河流側(cè)向侵蝕作用,河流靠近南岸,壩址區(qū)河谷呈“U型谷形態(tài),現(xiàn)代河床寬度一般3050m 壩址區(qū)河底高程一般在 121.0126.7m,山頂高程一般在145163m最高 172m多呈低丘緩坡狀.河流左岸基巖巖性主要為花崗片麻巖,風(fēng)化剝蝕形成低緩山丘,河 流右岸基巖巖性主要為石英砂巖,靠近河岸一側(cè)多形成懸?guī)r峭壁,地形較陡峭.庫區(qū)出露地層有太古界贊皇群、震旦亞界長城系、古生界寒武系、奧陶系及新生界第四 系松散層等.太古界變質(zhì)巖構(gòu)成基底,變質(zhì)巖上部為古風(fēng)化殼,與蓋層膠結(jié)緊密；蓋層為震 旦亞界長城系

3、石英砂巖,與基底呈角度不整合接觸.寒武系、奧陶系為濱海相和淺海相巖 層,沉積物以頁巖、碳酸鹽巖為主,平行不整合于震旦亞界之上.2.工作方法和根本原理2.1 工作方法單孔聲波測試應(yīng)在無金屬套管、有水耦合的鉆孔中測試.漏水嚴(yán)重的鉆孔,采取分段封 堵舉措進(jìn)行逐段測試.聲波檢測孔須用清水沖洗鉆孔,孔內(nèi)不能有巖屑或掉塊,以保證檢測探頭進(jìn)出暢通.檢測工作開始前應(yīng)對(duì)聲波探頭進(jìn)行檢查,在注水的專用厚壁金屬鋼管或水池 中校驗(yàn)探頭測試的鋼管或水的波速,同時(shí)還應(yīng)對(duì)電纜標(biāo)記米數(shù),以便測試進(jìn)行時(shí)校對(duì)工作深 度.聲波測t使用RSM-SY6S聲波檢測儀,探頭采用一發(fā)雙收裝置,發(fā)射器設(shè)置在頂端,與 第一個(gè)接收換能器距離為40

4、c成兩個(gè)接收換能器之間的距離為 20cm 一般從孔底向孔口測 試,點(diǎn)距為0.2m,測試參數(shù)設(shè)置為高通5kHz、低通60kHz、采樣間隔0.5仙s、采樣長度 512、發(fā)射脈寬20Hzs發(fā)射電壓為低壓、接收換能器頻率 f為30kHz.電纜深度標(biāo)識(shí)須準(zhǔn) 確,檢測時(shí)每十個(gè)點(diǎn)應(yīng)校對(duì)一次.現(xiàn)場采集聲波原始波形初至清楚,易于判讀.2.2 根本原理單孔聲波測試?yán)寐暡ㄔ谝欢ň嚯x沿井壁巖體滑行的時(shí)間來測定巖體的聲波速度,通過縱波初至?xí)r間儀器分別讀取換能器發(fā)射極F發(fā)出的超聲波到兩個(gè)接收器白縱波滑行波初至?xí)r間 ti 和t2,而兩個(gè)接收器的距離 A 1為,由公式式中t1為發(fā)射極到接收器1的縱波初至?xí)r間；t2為發(fā)射極到

5、接收器2的計(jì)算出測試巖體縱波波速,將波速曲線進(jìn)行合理分段,確定各段縱波波速的平均值.單孔聲波與聲波測井是有區(qū)別的.單孔聲波主要是指聲速度動(dòng)力學(xué)參數(shù)測試,每個(gè)測點(diǎn) 都有獨(dú)立的測試波形.聲波測井包括聲波測井、聲幅測井、全波列測井,具結(jié)果是測井曲 線,每個(gè)測點(diǎn)無獨(dú)立的波形.3.資料解釋聲波測試的成果分析與整理,要求野外測試準(zhǔn)確可靠的根底上進(jìn)行.應(yīng)通過綜合測試資 料,反復(fù)比照分析,充分考慮地質(zhì)情況和測試結(jié)果的內(nèi)在聯(lián)系與可能的干擾因素.成果圖應(yīng) 將各測點(diǎn)時(shí)間值繪制成縱波速度隨孔深變化曲線.3.1縱波波速的巖體完整性系數(shù)計(jì)算完整性系數(shù)計(jì)算需要對(duì)鉆孔內(nèi)取出的新鮮完整的柱狀巖芯進(jìn)行室內(nèi)縱波測試,計(jì)算出相對(duì)新鮮

6、完整巖樣的縱波波速作為新鮮完整巖石的縱波波速M(fèi),.根據(jù)公式式中Kv為巖體完整性系數(shù)；M為測試段巖體的縱波波速；Vpr為相對(duì)新鮮完整巖樣的縱波波速計(jì)算出測試段巖體的完整性系數(shù),利用表 2巖體完整性系數(shù)分類表對(duì)聲波測試的鉆孔的各層巖體進(jìn)行完整程度分類.表2巖體完整性系數(shù)分類表完整程度完整較完整完整性差較破碎破碎巖體完整性系數(shù)K/> 0.750.75 >Kv>0.550.55 >Kv>0.350.35>Kv>0.15K/< 0.154.成果分析庫區(qū)壩軸線共布35個(gè)鉆孔,基巖巖性主要為花崗片麻巖和石英砂巖.花崗片麻巖聲波縱波波速對(duì)巖體完整性的劃分：巖體破碎的縱波波速一般小于2193m/s；巖體節(jié)理裂隙發(fā)育,較破碎的縱波波速一般為 21933349m/s；巖體節(jié)理裂隙較 發(fā)育,完整性差的縱波波速一般為 33494205/s ,巖體較完整的縱波波速一般為 4205 4908m/s；巖體完整的縱波波速一般大于 4908m/so花崗片麻巖聲波縱波波速對(duì)巖體風(fēng)化界限的劃分：全風(fēng)化巖體的縱波波速一般小于 2267m/s；強(qiáng)風(fēng)化巖體的縱波波速一般為 22673400m/s；弱風(fēng)化巖體的縱波波速一般為 34004534/s.石英砂巖聲波縱波波速對(duì)巖體完整性的劃分：巖體破碎的縱波波速一般小于1998m/s;巖體節(jié)理