岩石力学3.2课件.ppt

第二节 影响岩体波速的因素（5方面因素）　 一、岩体弹性波速与岩体种类、岩石密度和 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3－1表示了各类岩石的弹性波速与岩石种类之间的关系。 图3－5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。 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.频率越低，跨越裂隙宽度俞大，反之俞小 2. 裂隙数目越多，则纵波速度愈小 3.岩体的风化程度愈高弹性波的速度亦小 4.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n及吸水率　　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3－9所示。 图3－10表示了纵波波速与吸水率之间的关系。 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3－6看出： 1.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C C=1.08-2.28；多数：C=1.67 相当一部分：c=1.10 　 五、岩体受压应力对弹性波传播的影响 （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、三向压缩和单向压缩，量测方 式可分为平行或垂直于最大应力。 1.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3－11，12 2.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.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增长而增加， 　当波速超过平行层面方向的波以后，增长变慢。 　　如图3－13所示 （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3－16 2.测试结果　如图可见，3条测线总的趋势大约在1.5米处，波速最大，可推测松动圈范围在此处。　另外，曲线1在1.5米更深处波速更大，这可能是该处巷道纵横交错，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3－18所示 * 图3-7 从图中可以看出： 1.随着有效孔隙率的增加，纵波波速则急剧下降 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 表3－6 2.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1.01－2.72之间；绝大部分小于1.30 3.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1；其最大系数在0.1MPa 均匀压缩 单向压缩 环向压缩 4.当岩石单向压缩后，量测的波速因方向的不　同而不同 与压应力相同方向上的纵波波速，在低应力阶段波速急速增长，达到一定程度后增速减缓 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） 1.在巷道壁钻孔测试声波速度 在松动区内，由于岩体破碎且是低应力区，因而波速较小；高应力区，岩体完整，波速达到最大；原岩应力区，波速正常。根据波速沿测孔深度的变化曲线，确定这三个区的范围。 返回