CN106483196A - 一种隧道围岩弹性波测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种隧道围岩弹性波测试，尤其涉及一种隧道围岩弹性波测试方法。按以下步骤进行：测试原理分析→操作步骤→测试方法→注意事项。一种隧道围岩弹性波测试方法操作方法科学合理，测试准确率高。

Description

一种隧道围岩弹性波测试方法
技术领域
本发明涉及一种隧道围岩弹性波测试，尤其涉及一种隧道围岩弹性波测试方法。
背景技术
现有技术没有对隧道围岩弹性波测试方法作详细的技术分析，无法全方位隧道围岩弹性波进行测试，导致工程无法预估。
发明内容
本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种结构紧凑，操作步骤科学合理的一种隧道围岩弹性波测试方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种隧道围岩弹性波测试方法，按以下步骤进行：
(一)、测试原理分析：
围岩弹性波测试的原理是通过锤击的方式在岩土体上产生的波，波将以锤击点为中心沿岩土体表面向空间扩散，可在距离锤击点一定距离范围内等间距地设置若干纵、横波检波器，用于接收各检波点的纵、横波传播数据，记录直达波从激发到接收所用时间，并绘制相应时态曲线；通过分析波动时态曲线图形，可计算波在隧道围岩传播的纵波速度和横波速度，并根据纵、横波速度计算岩土体的完整系数及风化系数相关参数，从而为优化设计参数、指导现场施工提供技术支撑；
(二)、操作步骤：
隧道围岩弹性波测试通常可使用综合工程检测仪或工程地震仪，现场进行围岩弹性波测试时，其他还需配备触发系统、铁锤、检波器及电缆相关辅助设施；
2.1操作方法：
2.1.1第一步：应将检波器埋设于岩体表面，可用生石膏适量，加入水进行调和至粘稠状的熟石膏，将熟石膏粘附于围岩的岩体上，使其能很好的耦合在一起；各个检波器埋设的环境条件应尽量保持一致，同时检波器的正负极需要正确的连接，注意连接夹应接触良好，不能接地，也不能出现短路情况；
2.1.2第二步：将触发线及电缆线连接到仪器各自相应的接口上；如果使用外接电源，应先把专用电源线连接到仪器的电源接口上，然后仔细检查电瓶的型号及电源正负极，根据电源线的正负极标示正确的连接电瓶的正负极；
2.1.3第三步：再一次检查全部外部连接线，确认正确无误后，打开仪器电源开关；此时仪器通过自检，进入主菜单，可以根据提示设置测线号、检波点、激发点相关测线参数以及采样时间、记录长度相关记录参数；
2.1.4第四步：接下来进入背景监视状态，此时可以观察背景干扰；当确认仪器及背景干扰处于正常状态后，即可进入触发状态；
2.1.5第五步：当仪器触发后，应先预存盘，初步检查记录质量，如果记录正常，则记录可以存盘；否则取消记录，发出重新触发的指令，直至记录正常时存盘；
2.2仪器率定：
每年应定期将检测仪送往具备相应资质的检定单位进行率定，确保其在有效期内使用，通常检定有效期为一年。
2.3仪器检查与保养维护：
良好的仪器工作状态是现场测试成功的重要保障，因此日常定期的仪器检查与科学的保养维护就显得非常的重要，应做到以下几点：
2.3.1仪器的检查：
2.3.1.1测试技术人员应于每个项目开始前检查仪器设备，包括：道间感应水平、各通道一致性、放大倍率的一致性，并进行相应记录和存档；
2.3.1.2每次使用仪器设备工作前，都务必进行各通道的一致性检查，需确保其保持一致，否则人工调整一致；
2.3.1.3测试技术人员在工作中，如果发现仪器有不正常现象，电源无法启闭、信号不稳定、无法接受时，应立即停止工作，同时报现场技术负责人或技术主管进行检修，并提交检修前后的记录以便进行整理分析；
2.3.2仪器的保养维护：
2.3.2.1测试技术人员在仪器设备操作使用前应严格进行相应培训与考核，只有通过相应培训及考核合格方能对其进行保养维护；
2.3.2.2严禁不熟悉仪器操作规程、性能、原理构造的人员擅自拆修仪器，对由此造成的损害应由相关人员进行承担；
2.3.2.3仪器设备应存放于设备室，并放置在干燥处，并采取必要的防潮、防尘措施，配带电源的仪器应定期充电，使其保证充足的电量以满足工作需要；当仪器设备需要外借使用时，应做好领用记录及归还记录；
2.3.2.4仪器设备每次使用完毕应由测试技术操作人员擦拭干净，小心轻放，做好入库归还记录，并由设备管理员进行检查是否完好；检波器应使正负夹子相连，形成回路；
2.3.2.5当仪器设备需要长途运输使用时，运输过程中应有防震措施，如仪器设备周围增设塑料泡沫相关软性材料填充或包裹；
2.3.2.6检查或维修时应详细填写记录，包括日期、天气、检查或维修部件、状态性能描述、主检人、复核人；
2.3.2.7对于蓄电池应按有关说明书做好维护工作；
2.4主要技术要求：
2.4.1放大器一致性检查时，各道之间的相位差应不超过0.5ms，振幅差不超过5％；
2.4.2道间感应幅度应小于3％；
2.4.3取最大增益时，内部噪音幅度应小于0.5mm；
2.4.4检波器的固有频率漂移应不大于5％，灵敏度差变化不大于0.5ms，绝缘电阻应大于15MΩ；
2.4.5各记录道一致性检查时，各道波形应相似，各道间的振幅差不大于10％；
(三)、测试方法：
测试方法包括测试前准备工作、现场测试及测试后分析处理相关内容；测试前准备包括收集资料、设备准备、现场处理及系统布置；现场测试包括测试目的、原则及测试主要工作；测试后分析处理包括记录数据的分析处理、绘制时态曲线、岩土体纵横波速的计算；
3.1测试前准备：
当接受项目任务后，首先应认真阅读任务单或工作大纲要求，需全面了解该任务的具体要求，同时结合现场实际情况提出有针对性的方案，并同相关主管负责人沟通，最终制定出可行的测试方案。其次当任务接受后，就应开始着手以下准备工作：
3.1.1收集资料:
3.1.1.1合同文书、任务单、委托单、测试工作大纲或测试方案相关资料；
3.1.1.2隧洞横断面及纵断面布置图，或测试区域分布图；
3.1.1.3隧洞洞口黄海高程及坐标；
3.1.1.4区域地质岩性资料，隧道围岩地质描述相关情况；
3.1.1.5以往相关测试成果资料；
3.1.2设备准备：
测试技术人员根据有关要求领取仪器设备，包括工程地震仪、检波器、电子触发器、电瓶、电缆线、铁锤、毛刷、石膏粉、皮尺、照明设备及有关工具；
3.1.3岩体表面处理：
围岩弹性波测试前通常应对岩体表面进行以下处理：
3.1.3.1清理岩体表面松散堆积体，清洗表面岩粉，局部用毛刷进行清扫；
3.1.3.2现场进行标注或核对桩号；
3.1.3.3根据现场情况，确定测试上游或下游洞壁位置，并进行标记；
3.1.4布置观测系统
3.1.4.1测系统应根据任务要求确定，应确保在所有记录上有效波能连续追踪对比；
3.1.4.2纵、横波测试均宜采用相对时态曲线观测系统；点距宜采用0.5～1m，若排列较长或能量衰减较快时，排列中间应补充激发点；
3.1.4.3检波器应埋设在岩性发生加大变化处，或构造破碎带的两端，检波点距可根据现场测量确定；
3.2现场测试：
3.2.1测试目的及原则：
3.2.1.1测试目的：
隧道围岩弹性波测试外业工作开展前，必须首先开展试测工作，从而达到以下目的：
(1)了解松动圈范围及厚度，从而确定纵、横波最佳锤检距；
(2)了解纵、横波的衰减变化规律，确定观测系统的布置方法；
(3)熟悉测试区有效波和干扰波特征，确定所采取的滤波方法；
3.2.1.2测试原则：
(1)现场测试工作以获得有效的、可靠的纵、横波记录为首要原则；
(2)测试过程中如遇到局部地段记录质量变坏或其它因素影响，应再进行现场测试工作，以重新确定观测系统和仪器参数的设定；
3.2.2现场测试工作：
3.2.2.1技术工作交底：
项目负责人或技术负责人应根据前期所搜集资料及初步方案最终确定现场测试工作方案，同上召集全体测试技术人员交代工作布置要求，提出注意事项，让全体人员明确工作方法及各自职责，从而达到有效开展工作的目的；
3.2.2.2仪器设备的检查：
现场包括仪器和检波器的检查；根据仪器检查的有关规定，在每次开展测试工作前应检查仪器的完好性，对检波器一致性进行检查，并保存相关记录；按以下程序检查检波器的一致性：将所有检波器集中埋设在一定范围内，尽量确保各检波器埋设条件应一致，在埋设范围的3m以外锤击激发，此时可以检查各检波道记录，各检波道记录应符合有关规定；
3.2.2.3检波器埋置：
(1)检波器埋设位置应准确，各检波器间距误差控制在1％内，且埋置条件应力求一致；
(2)测试纵波与横波的检波器应分别埋设，不应埋设在一起；
(3)当测试纵波时，检波器的振动轴向应与测线平行；
(4)当测试横波时，检波器的振动轴向应与测线垂直；
(5)根据纵、横波的传播特征埋设检波器；
(6)检波器宜用熟石膏进行固定，且检波器应埋设牢固，并防止漏电、短路或接触不良；
3.2.2.4震源激发：
(1)锤击点的应根据观测系统布置特点进行选择；
(2)激发纵波时，锤检距离一般为1～2m，激发横波时，锤检距离一般为2～4m；
(3)锤击点应选择相对结实、坚硬、平整的位置进行；
(4)锤击方向应与检波器埋设方向和激发波的类型相符；
(5)记录质量不理想，应选择不同锤击点多次激发或叠加，直至选取到理想的记录；
3.2.2.5现场测试参数选取：
(1)根据操作界面中菜单提示，依次输入工地、日期、天气、检测人员、位置、锤击点桩号、检波点起止桩号相关信息；
(2)根据触发灵敏度选择触发水平；
(3)首先估算最大初至时间，以此确定采样间隔和记录长度；通常采样间隔宜取较小值，有利于提高计时精度；
(4)为便于波形对比，最大初至时间宜小于该记录长度的2/3；
(5)一般无须使用延时；
3.2.2.6现场测试：
(1)仪器放置地点应选择在平整、干燥处，并观测周围及隧道顶部是否安全，如是否掉块、地下水低落、混凝土剥落，如发现现场有不安全的情况，应对仪器设备采取相应的保护措施；
(2)操作员如发现检波器工作不正常或掉落，应及时通知有关人员替换或再用石膏加强固定；
(3)检波点桩号应与隧洞桩号相符，若不符应检查原因并修正桩号；
(4)测试过程中，技术人员应及时记录测线高度、重要地质构造在测线上的位置；
(5)现场所有人员必须戴安全帽、反光工作服，并佩戴手电相关用品；
(6)一般首先埋设纵波检波器，并测试相遇纵波记录；然后取下纵波检波器，埋设横波检波器，并测试相遇横波记录；
(7)应尽可能选择理想的锤击点激发纵波或横波波形；
(8)纵波记录中纵波初至起跳应清晰，横波记录中横波信号应突出；
(9)获取记录后，现场操作员应根据记录的质量情况迅速对记录品质作出判断，尽快通知下一步工作，对质量不良的记录及时采取补救措施；
3.2.2.7记录品质评价：
取得记录后，应对记录品质进行评价，对于不良记录应另外选点锤击或原点叠加；
(1)记录有下列缺陷之一者，应评为不良，并用符号A标示：
(a)用未做定期检查或检查不合格的仪器的全部记录；
(b)由于激发或接收条件不正确，无法记录可靠的示踪有效波，例如观测系统不正确或未按设计的观测系统施测，激发或接收条件选择不当，或当遇到地震地质条件变化需改变激发接收条件而未作改变以及操作错误；
(c)互换道或结尾道工作不正常或不工作，妨碍了有效波的正确对比与连接；
(d)同一张记录上使用道数的1/6以上或相邻两道不工作或工作不正常；
(e)干扰背景强烈，妨碍了有效波的识别和准确读数；
(f)没有注明记录时间及延时或注明有误，以致无法利用的记录；
(g)因打印机走纸故障造成计时线不均匀而无法准确读数的记录；
(h)记录表面严重污染，妨碍了有效波的对比或影响了记录的保存价值；
(i)因班报、记录表未填写或填写错误且无法核实其准确炮点桩号及接收桩号而无法利用的记录；
(j)无编号、测线号、带头编号及日期或无对照文本记录的电子文档记录；
(k)当发现仪器工作不正常而又不能确认工作不正常的开始时间，本次检查与上次检查中间的全部记录；
(2)记录有下列缺陷之一者，应评为合格，并用符号B标示：
(a)激发与接收条件不理想，但不影响有效波的识别和准确读数；
(b)同一张记录上，工作不正常的记录道，不包括互换或相邻道，不超过使用道数的1/6；
(c)存在触发感应或漏电感应干扰，但不影响有效波的对比及准确读数；
(d)背景存在一定干扰，但尚能通过相位对比相关其他手段准确读数的；
(3)满足下列条件者，为优良记录，示以符号C：
(a)使用的仪器按规定检查并取得性能合格的记录；
(b)观测系统正确，符合设计要求；
(c)原始记录标识清晰，班报内容齐全；
(d)各道工作良好，检波器无接反、无不工作道，无触发或漏电感应；
(e)背景平静，直达波或折射波初至清晰；
3.3测试后分析处理：
3.3.1记录登录：
根据原始记录在记录表上进行登录，登录内容包括：工作地区、日期、记录编号、测线号、锤击点桩号、接收起止桩号、仪器因数、及其他需要说明的情况；
3.3.2读取纵波初至时间和横波峰值时间：
3.3.2.1取纵波记录的纵波初至时间或横波记录的横波峰值时间；
3.3.2.2横波记录应采用波的单相位对比方法进行读数；
3.3.2.3对比时，若发现波没有发生置换但初至相位因强烈衰减而后移，则应作必要的初至校正；
3.3.2.4横波相位对比主要标志：
(1)同相性，各道横波波形同相，相邻相位的同相轴基本平行；
(2)相似性，横波的视周期、相位数、振动的强弱、波形、相邻权值的振幅比及振动延续度相关保持相似关系；
(3)振幅变化，横波的振幅沿测线均匀地变化；
3.3.3绘制时态曲线：
3.3.3.1绘制时态曲线的比例尺应根据实际观测精度加以；比例尺1：100或1：200，垂直比例尺1cm代；
3.3.3.2纵、横波相遇时态曲线，应以不同符号绘出；
3.3.3.3时态曲线一般绘制在厘米纸上，也可采用比较完；脑专用软件完成；
3.3.4绘制θ(x)曲线：
利用θ(x)＝T1(x)-T2(x)关系式分别绘出纵、横波θ(x)，其中T1(x)和T2(x)曲线为相遇时态曲线，同一测线上的各相邻排列宜尽可能长地连接在一起；
3.3.5求取岩体纵、横波速度：
3.3.5.1在纵、横波θ(x)曲线上采用最小二乘法或作图法确定其斜率，2倍的倒数斜率即为下伏层速度；
3.3.5.2若θ(x)有明显的转折或明显的斜率变化，则应分段求斜率；
3.3.5.3测线上各段纵、横波速度应相匹配，若明显不相符，应检查校核；各段纵、横波速度应与地质描绘相吻合；
3.3.6最高速度确定原则
3.3.6.1最高波速应是本次测试的最大纵波速度；
3.3.6.2最高波速测段对照地质描述应属于新鲜完整岩体；
3.3.6.3与以往确定的最高波速应相符；
3.3.6.4若本次测试最大波速测段并非属于新鲜完整岩体，应借用以往资料或在新鲜完整岩体段实测得到；
3.3.7图件要求：
弹性波测试图件有：纵横波垂直时态曲线图、探洞或测线分布图和弹性波速度及参数成果图；
3.3.8报告内容：
3.3.8.1工程概况：简述物探工作区的地理位置、测区范围、工作任务；物探工作起止日期、所完成的工作量；
3.3.8.2测区地形、地质概况及地球物理特征：区域地质概况；测区地形、地貌、地层、岩性、构造和岩土工程水文地质特征：测区地震地质条件；开展物探工作的有利和不利因素；已有的地质、物探资料；
3.3.8.3探测目的、内容及依据：任务要求，探测内容，所依据的规程规范；
3.3.8.4探测方法与技术：测网布置；所采用的工作方法，观测技术条件和保证观测质量的措施；观测质量评价；工作条件，主要装备；
3.3.8.5资料的整理和解释：所采用的解释方法及依据；岩体完整性评价；风化卸荷带的推断解释；
3.3.8.6结论与建议：扼要叙述物探工作所取得的主要地质结论；
(四)、注意事项：
由于受到人员、设备、现场条件相关综合因素的影响或干扰，根据围岩弹性波测试原理，为达到良好的测试目的，需要在以下环节进行重点控制和把握：
4.1测试前注意事项：
在开展围岩弹性波测试前需做好以下准备工作：
4.1.1人员技术保障：
4.1.1.1根据待测试项目规模、工程地质及水文地质情况、技术难度相关要求，首先应委派具有丰富经验的人员提供技术保障，尤其是项目负责人及技术负责人相关键岗位人员，需要具备相应上岗证资格方能担任；
4.1.1.2其次对现场操作人员测试开展前应进行岗前培训，做好技术交底及安全保障教育工作；
4.1.2仪器设备保障：
4.1.2.1根据项目的实际需求特点，投入相适应的仪器设备，重点在数量、精度及量程相关方面需满足需求；
4.1.2.2做好日常的维护保养工作，使其能处于良好稳定的状态，并做好仪器设备的率定工作；
4.1.2.3测试开展前还需对仪器设备的各项功能进行检查，如发现有故障需及时报相关负责人进行调试或维修；
4.1.2.4现场测试时还需做好仪器设备的安全保护措施，以防其受损影响使用；
4.1.3收集资料及测试方案的制定：
4.1.3.1开展测试工作前还需做好相关资料的收集工作，包括合同文书、任务单、委托单、工程地质与水文地质、设计施工图纸相关资料；
4.1.3.2根据测试项目要求及测试单位的实际情况，技术人员制定有针对性的测试方案大纲，并提交技术负责人及项目负责人审核，必要时组织行业专家进行技术论证，以期能达到预定的测试效果；
4.2测试中注意事项：
在围岩弹性波测试过程中控制好以下环节：
4.2.1技术工作交底：
科学、全面的技术工作交底有利于现场测试工作的顺利开展，对于现场的重点和难点把握更加有利，项目负责人或技术负责人需对测试技术人员进行相应的技术工作交底，使其明白本次测试的目的、原则、方法、重难点及细节控制；
4.2.2仪器检查与安装埋设：
4.2.2.1仪器设备的检查包括设备完好性及检波器一致性的检查；
4.2.2.2尽量确保各检波器的安装埋设环境一致，纵波、横波检波器的安装埋设应遵循测试方案大纲要求，并结合现场实际条件合理布置，控制好间距、顺序、位置；
4.2.3震源激发：
进行震源激发时，对于锤击点的选取、距离以及锤击方向的控制是做好震源激发的关键，因此需要从这些细节处着手。
4.2.4记录品质的评价与选取：
对于记录品质应有相应的评价标准，良好的记录品质是测试数据有效性的保障和前提，对于后续室内分析处理有重要的影响；需事先制定一套科学合理的评价标准，并在现场严格按照评价标准进行选取，对于评价为不良(A)的情况，应进行剔除并重新激发选取，直至选取合格(B)或优良(C)品质；
4.3测试后注意事项：
在围岩弹性波测试后包括曲线的绘制，通过相关曲线整理和分析，计算得出围岩纵、横波波速，以及测试报告的编制与出具。
因此，本发明的一种隧道围岩弹性波测试方法，操作方法科学合理，测试准确率高。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：一种隧道围岩弹性波测试方法，按以下步骤进行：
(一)、测试原理分析：
围岩弹性波测试的原理是通过锤击的方式在岩土体上产生的波，波将以锤击点为中心沿岩土体表面向空间扩散，可在距离锤击点一定距离范围内等间距地设置若干纵、横波检波器，用于接收各检波点的纵、横波传播数据，记录直达波从激发到接收所用时间，并绘制相应时态曲线；通过分析波动时态曲线图形，可计算波在隧道围岩传播的纵波速度和横波速度，并根据纵、横波速度计算岩土体的完整系数及风化系数相关参数，从而为优化设计参数、指导现场施工提供技术支撑；
(三)、操作步骤：
隧道围岩弹性波测试通常可使用综合工程检测仪或工程地震仪，现场进行围岩弹性波测试时，其他还需配备触发系统、铁锤、检波器及电缆相关辅助设施；
2.1操作方法：
2.1.1第一步：应将检波器埋设于岩体表面，可用生石膏适量，加入水进行调和至粘稠状的熟石膏，将熟石膏粘附于围岩的岩体上，使其能很好的耦合在一起；各个检波器埋设的环境条件应尽量保持一致，同时检波器的正负极需要正确的连接，注意连接夹应接触良好，不能接地，也不能出现短路情况；
2.1.2第二步：将触发线及电缆线连接到仪器各自相应的接口上；如果使用外接电源，应先把专用电源线连接到仪器的电源接口上，然后仔细检查电瓶的型号及电源正负极，根据电源线的正负极标示正确的连接电瓶的正负极；
2.1.3第三步：再一次检查全部外部连接线，确认正确无误后，打开仪器电源开关；此时仪器通过自检，进入主菜单，可以根据提示设置测线号、检波点、激发点相关测线参数以及采样时间、记录长度相关记录参数；
2.1.4第四步：接下来进入背景监视状态，此时可以观察背景干扰；当确认仪器及背景干扰处于正常状态后，即可进入触发状态；
2.1.5第五步：当仪器触发后，应先预存盘，初步检查记录质量，如果记录正常，则记录可以存盘；否则取消记录，发出重新触发的指令，直至记录正常时存盘；
2.2仪器率定：
每年应定期将检测仪送往具备相应资质的检定单位进行率定，确保其在有效期内使用，通常检定有效期为一年。
2.3仪器检查与保养维护：
良好的仪器工作状态是现场测试成功的重要保障，因此日常定期的仪器检查与科学的保养维护就显得非常的重要，应做到以下几点：
2.3.1仪器的检查：
2.3.1.1测试技术人员应于每个项目开始前检查仪器设备，包括：道间感应水平、各通道一致性、放大倍率的一致性，并进行相应记录和存档；
2.3.1.2每次使用仪器设备工作前，都务必进行各通道的一致性检查，需确保其保持一致，否则人工调整一致；
2.3.1.3测试技术人员在工作中，如果发现仪器有不正常现象，电源无法启闭、信号不稳定、无法接受时，应立即停止工作，同时报现场技术负责人或技术主管进行检修，并提交检修前后的记录以便进行整理分析；
2.3.2仪器的保养维护：
2.3.2.1测试技术人员在仪器设备操作使用前应严格进行相应培训与考核，只有通过相应培训及考核合格方能对其进行保养维护；
2.3.2.2严禁不熟悉仪器操作规程、性能、原理构造的人员擅自拆修仪器，对由此造成的损害应由相关人员进行承担；
2.3.2.3仪器设备应存放于设备室，并放置在干燥处，并采取必要的防潮、防尘措施，配带电源的仪器应定期充电，使其保证充足的电量以满足工作需要；当仪器设备需要外借使用时，应做好领用记录及归还记录；
2.3.2.4仪器设备每次使用完毕应由测试技术操作人员擦拭干净，小心轻放，做好入库归还记录，并由设备管理员进行检查是否完好；检波器应使正负夹子相连，形成回路；
2.3.2.5当仪器设备需要长途运输使用时，运输过程中应有防震措施，如仪器设备周围增设塑料泡沫相关软性材料填充或包裹；
2.3.2.6检查或维修时应详细填写记录，包括日期、天气、检查或维修部件、状态性能描述、主检人、复核人；
2.3.2.7对于蓄电池应按有关说明书做好维护工作；
2.4主要技术要求：
2.4.1放大器一致性检查时，各道之间的相位差应不超过0.5ms，振幅差不超过5％；
2.4.2道间感应幅度应小于3％；
2.4.3取最大增益时，内部噪音幅度应小于0.5mm；
2.4.4检波器的固有频率漂移应不大于5％，灵敏度差变化不大于0.5ms，绝缘电阻应大于15MΩ；
2.4.5各记录道一致性检查时，各道波形应相似，各道间的振幅差不大于10％；
(三)、测试方法：
测试方法包括测试前准备工作、现场测试及测试后分析处理相关内容；测试前准备包括收集资料、设备准备、现场处理及系统布置；现场测试包括测试目的、原则及测试主要工作；测试后分析处理包括记录数据的分析处理、绘制时态曲线、岩土体纵横波速的计算；
3.1测试前准备：
当接受项目任务后，首先应认真阅读任务单或工作大纲要求，需全面了解该任务的具体要求，同时结合现场实际情况提出有针对性的方案，并同相关主管负责人沟通，最终制定出可行的测试方案。其次当任务接受后，就应开始着手以下准备工作：
3.1.1收集资料:
3.1.1.1合同文书、任务单、委托单、测试工作大纲或测试方案相关资料；
3.1.1.2隧洞横断面及纵断面布置图，或测试区域分布图；
3.1.1.3隧洞洞口黄海高程及坐标；
3.1.1.4区域地质岩性资料，隧道围岩地质描述相关情况；
3.1.1.5以往相关测试成果资料；
3.1.2设备准备：
测试技术人员根据有关要求领取仪器设备，包括工程地震仪、检波器、电子触发器、电瓶、电缆线、铁锤、毛刷、石膏粉、皮尺、照明设备及有关工具；
3.1.3岩体表面处理：
围岩弹性波测试前通常应对岩体表面进行以下处理：
3.1.3.1清理岩体表面松散堆积体，清洗表面岩粉，局部用毛刷进行清扫；
3.1.3.2现场进行标注或核对桩号；
3.1.3.3根据现场情况，确定测试上游或下游洞壁位置，并进行标记；
3.1.4布置观测系统
3.1.4.1测系统应根据任务要求确定，应确保在所有记录上有效波能连续追踪对比；
3.1.4.2纵、横波测试均宜采用相对时态曲线观测系统；点距宜采用0.5～1m，若排列较长或能量衰减较快时，排列中间应补充激发点；
3.1.4.3检波器应埋设在岩性发生加大变化处，或构造破碎带的两端，检波点距可根据现场测量确定；
3.2现场测试：
3.2.1测试目的及原则：
3.2.1.1测试目的：
隧道围岩弹性波测试外业工作开展前，必须首先开展试测工作，从而达到以下目的：
(1)了解松动圈范围及厚度，从而确定纵、横波最佳锤检距；
(2)了解纵、横波的衰减变化规律，确定观测系统的布置方法；
(3)熟悉测试区有效波和干扰波特征，确定所采取的滤波方法；
3.2.1.2测试原则：
(1)现场测试工作以获得有效的、可靠的纵、横波记录为首要原则；
(2)测试过程中如遇到局部地段记录质量变坏或其它因素影响，应再进行现场测试工作，以重新确定观测系统和仪器参数的设定；
3.2.2现场测试工作：
3.2.2.1技术工作交底：
项目负责人或技术负责人应根据前期所搜集资料及初步方案最终确定现场测试工作方案，同上召集全体测试技术人员交代工作布置要求，提出注意事项，让全体人员明确工作方法及各自职责，从而达到有效开展工作的目的；
3.2.2.2仪器设备的检查：
现场包括仪器和检波器的检查；根据仪器检查的有关规定，在每次开展测试工作前应检查仪器的完好性，对检波器一致性进行检查，并保存相关记录；按以下程序检查检波器的一致性：将所有检波器集中埋设在一定范围内，尽量确保各检波器埋设条件应一致，在埋设范围的3m以外锤击激发，此时可以检查各检波道记录，各检波道记录应符合有关规定；
3.2.2.3检波器埋置：
(1)检波器埋设位置应准确，各检波器间距误差控制在1％内，且埋置条件应力求一致；
(2)测试纵波与横波的检波器应分别埋设，不应埋设在一起；
(3)当测试纵波时，检波器的振动轴向应与测线平行；
(4)当测试横波时，检波器的振动轴向应与测线垂直；
(5)根据纵、横波的传播特征埋设检波器；
(6)检波器宜用熟石膏进行固定，且检波器应埋设牢固，并防止漏电、短路或接触不良；
3.2.2.4震源激发：
(1)锤击点的应根据观测系统布置特点进行选择；
(2)激发纵波时，锤检距离一般为1～2m，激发横波时，锤检距离一般为2～4m；
(3)锤击点应选择相对结实、坚硬、平整的位置进行；
(4)锤击方向应与检波器埋设方向和激发波的类型相符；
(5)记录质量不理想，应选择不同锤击点多次激发或叠加，直至选取到理想的记录；
3.2.2.5现场测试参数选取：
(1)根据操作界面中菜单提示，依次输入工地、日期、天气、检测人员、位置、锤击点桩号、检波点起止桩号相关信息；
(2)根据触发灵敏度选择触发水平；
(3)首先估算最大初至时间，以此确定采样间隔和记录长度；通常采样间隔宜取较小值，有利于提高计时精度；
(4)为便于波形对比，最大初至时间宜小于该记录长度的2/3；
(5)一般无须使用延时；
3.2.2.6现场测试：
(1)仪器放置地点应选择在平整、干燥处，并观测周围及隧道顶部是否安全，如是否掉块、地下水低落、混凝土剥落，如发现现场有不安全的情况，应对仪器设备采取相应的保护措施；
(2)操作员如发现检波器工作不正常或掉落，应及时通知有关人员替换或再用石膏加强固定；
(3)检波点桩号应与隧洞桩号相符，若不符应检查原因并修正桩号；
(4)测试过程中，技术人员应及时记录测线高度、重要地质构造在测线上的位置；
(5)现场所有人员必须戴安全帽、反光工作服，并佩戴手电相关用品；
(6)一般首先埋设纵波检波器，并测试相遇纵波记录；然后取下纵波检波器，埋设横波检波器，并测试相遇横波记录；
(7)应尽可能选择理想的锤击点激发纵波或横波波形；
(8)纵波记录中纵波初至起跳应清晰，横波记录中横波信号应突出；
(9)获取记录后，现场操作员应根据记录的质量情况迅速对记录品质作出判断，尽快通知下一步工作，对质量不良的记录及时采取补救措施；
3.2.2.7记录品质评价：
取得记录后，应对记录品质进行评价，对于不良记录应另外选点锤击或原点叠加；
(1)记录有下列缺陷之一者，应评为不良，并用符号A标示：
(a)用未做定期检查或检查不合格的仪器的全部记录；
(b)由于激发或接收条件不正确，无法记录可靠的示踪有效波，例如观测系统不正确或未按设计的观测系统施测，激发或接收条件选择不当，或当遇到地震地质条件变化需改变激发接收条件而未作改变以及操作错误；
(c)互换道或结尾道工作不正常或不工作，妨碍了有效波的正确对比与连接；
(d)同一张记录上使用道数的1/6以上或相邻两道不工作或工作不正常；
(e)干扰背景强烈，妨碍了有效波的识别和准确读数；
(f)没有注明记录时间及延时或注明有误，以致无法利用的记录；
(g)因打印机走纸故障造成计时线不均匀而无法准确读数的记录；
(h)记录表面严重污染，妨碍了有效波的对比或影响了记录的保存价值；
(i)因班报、记录表未填写或填写错误且无法核实其准确炮点桩号及接收桩号而无法利用的记录；
(j)无编号、测线号、带头编号及日期或无对照文本记录的电子文档记录；
(k)当发现仪器工作不正常而又不能确认工作不正常的开始时间，本次检查与上次检查中间的全部记录；
(2)记录有下列缺陷之一者，应评为合格，并用符号B标示：
(a)激发与接收条件不理想，但不影响有效波的识别和准确读数；
(b)同一张记录上，工作不正常的记录道，不包括互换或相邻道，不超过使用道数的1/6；
(c)存在触发感应或漏电感应干扰，但不影响有效波的对比及准确读数；
(d)背景存在一定干扰，但尚能通过相位对比相关其他手段准确读数的；
(3)满足下列条件者，为优良记录，示以符号C：
(a)使用的仪器按规定检查并取得性能合格的记录；
(b)观测系统正确，符合设计要求；
(c)原始记录标识清晰，班报内容齐全；
(d)各道工作良好，检波器无接反、无不工作道，无触发或漏电感应；
(e)背景平静，直达波或折射波初至清晰；
3.3测试后分析处理：
3.3.1记录登录：
根据原始记录在记录表上进行登录，登录内容包括：工作地区、日期、记录编号、测线号、锤击点桩号、接收起止桩号、仪器因数、及其他需要说明的情况；
3.3.2读取纵波初至时间和横波峰值时间：
3.3.2.1取纵波记录的纵波初至时间或横波记录的横波峰值时间；
3.3.2.2横波记录应采用波的单相位对比方法进行读数；
3.3.2.3对比时，若发现波没有发生置换但初至相位因强烈衰减而后移，则应作必要的初至校正；
3.3.2.4横波相位对比主要标志：
(1)同相性，各道横波波形同相，相邻相位的同相轴基本平行；
(2)相似性，横波的视周期、相位数、振动的强弱、波形、相邻权值的振幅比及振动延续度相关保持相似关系；
(3)振幅变化，横波的振幅沿测线均匀地变化；
3.3.3绘制时态曲线：
3.3.3.1绘制时态曲线的比例尺应根据实际观测精度加以；比例尺1：100或1：200，垂直比例尺1cm代；
3.3.3.2纵、横波相遇时态曲线，应以不同符号绘出；
3.3.3.3时态曲线一般绘制在厘米纸上，也可采用比较完；脑专用软件完成；
3.3.4绘制θ(x)曲线：
利用θ(x)＝T1(x)-T2(x)关系式分别绘出纵、横波θ(x)，其中T1(x)和T2(x)曲线为相遇时态曲线，同一测线上的各相邻排列宜尽可能长地连接在一起；
3.3.5求取岩体纵、横波速度：
3.3.5.1在纵、横波θ(x)曲线上采用最小二乘法或作图法确定其斜率，2倍的倒数斜率即为下伏层速度；
3.3.5.2若θ(x)有明显的转折或明显的斜率变化，则应分段求斜率；
3.3.5.3测线上各段纵、横波速度应相匹配，若明显不相符，应检查校核；各段纵、横波速度应与地质描绘相吻合；
3.3.6最高速度确定原则
3.3.6.1最高波速应是本次测试的最大纵波速度；
3.3.6.2最高波速测段对照地质描述应属于新鲜完整岩体；
3.3.6.3与以往确定的最高波速应相符；
3.3.6.4若本次测试最大波速测段并非属于新鲜完整岩体，应借用以往资料或在新鲜完整岩体段实测得到；
3.3.7图件要求：
弹性波测试图件有：纵横波垂直时态曲线图、探洞或测线分布图和弹性波速度及参数成果图；
3.3.8报告内容：
3.3.8.1工程概况：简述物探工作区的地理位置、测区范围、工作任务；物探工作起止日期、所完成的工作量；
3.3.8.2测区地形、地质概况及地球物理特征：区域地质概况；测区地形、地貌、地层、岩性、构造和岩土工程水文地质特征：测区地震地质条件；开展物探工作的有利和不利因素；已有的地质、物探资料；
3.3.8.3探测目的、内容及依据：任务要求，探测内容，所依据的规程规范；
3.3.8.4探测方法与技术：测网布置；所采用的工作方法，观测技术条件和保证观测质量的措施；观测质量评价；工作条件，主要装备；
3.3.8.5资料的整理和解释：所采用的解释方法及依据；岩体完整性评价；风化卸荷带的推断解释；
3.3.8.6结论与建议：扼要叙述物探工作所取得的主要地质结论；
(四)、注意事项：
由于受到人员、设备、现场条件相关综合因素的影响或干扰，根据围岩弹性波测试原理，为达到良好的测试目的，需要在以下环节进行重点控制和把握：
4.1测试前注意事项：
在开展围岩弹性波测试前需做好以下准备工作：
4.1.1人员技术保障：
4.1.1.1根据待测试项目规模、工程地质及水文地质情况、技术难度相关要求，首先应委派具有丰富经验的人员提供技术保障，尤其是项目负责人及技术负责人相关键岗位人员，需要具备相应上岗证资格方能担任；
4.1.1.2其次对现场操作人员测试开展前应进行岗前培训，做好技术交底及安全保障教育工作；
4.1.2仪器设备保障：
4.1.2.1根据项目的实际需求特点，投入相适应的仪器设备，重点在数量、精度及量程相关方面需满足需求；
4.1.2.2做好日常的维护保养工作，使其能处于良好稳定的状态，并做好仪器设备的率定工作；
4.1.2.3测试开展前还需对仪器设备的各项功能进行检查，如发现有故障需及时报相关负责人进行调试或维修；
4.1.2.4现场测试时还需做好仪器设备的安全保护措施，以防其受损影响使用；
4.1.3收集资料及测试方案的制定：
4.1.3.1开展测试工作前还需做好相关资料的收集工作，包括合同文书、任务单、委托单、工程地质与水文地质、设计施工图纸相关资料；
4.1.3.2根据测试项目要求及测试单位的实际情况，技术人员制定有针对性的测试方案大纲，并提交技术负责人及项目负责人审核，必要时组织行业专家进行技术论证，以期能达到预定的测试效果；
4.2测试中注意事项：
在围岩弹性波测试过程中控制好以下环节：
4.2.1技术工作交底：
科学、全面的技术工作交底有利于现场测试工作的顺利开展，对于现场的重点和难点把握更加有利，项目负责人或技术负责人需对测试技术人员进行相应的技术工作交底，使其明白本次测试的目的、原则、方法、重难点及细节控制；
4.2.2仪器检查与安装埋设：
4.2.2.1仪器设备的检查包括设备完好性及检波器一致性的检查；
4.2.2.2尽量确保各检波器的安装埋设环境一致，纵波、横波检波器的安装埋设应遵循测试方案大纲要求，并结合现场实际条件合理布置，控制好间距、顺序、位置；
4.2.3震源激发：
进行震源激发时，对于锤击点的选取、距离以及锤击方向的控制是做好震源激发的关键，因此需要从这些细节处着手。
4.2.4记录品质的评价与选取：
对于记录品质应有相应的评价标准，良好的记录品质是测试数据有效性的保障和前提，对于后续室内分析处理有重要的影响；需事先制定一套科学合理的评价标准，并在现场严格按照评价标准进行选取，对于评价为不良(A)的情况，应进行剔除并重新激发选取，直至选取合格(B)或优良(C)品质；
4.3测试后注意事项：
在围岩弹性波测试后包括曲线的绘制，通过相关曲线整理和分析，计算得出围岩纵、横波波速，以及测试报告的编制与出具。

Claims (1)

1.一种隧道围岩弹性波测试方法，其特征在于，按以下步骤进行：
(一)、测试原理分析：
围岩弹性波测试的原理是通过锤击的方式在岩土体上产生的波，波将以锤击点为中心沿岩土体表面向空间扩散，可在距离锤击点一定距离范围内等间距地设置若干纵、横波检波器，用于接收各检波点的纵、横波传播数据，记录直达波从激发到接收所用时间，并绘制相应时态曲线；通过分析波动时态曲线图形，可计算波在隧道围岩传播的纵波速度和横波速度，并根据纵、横波速度计算岩土体的完整系数及风化系数相关参数，从而为优化设计参数、指导现场施工提供技术支撑；
(二)、操作步骤：
隧道围岩弹性波测试通常可使用综合工程检测仪或工程地震仪，现场进行围岩弹性波测试时，其他还需配备触发系统、铁锤、检波器及电缆相关辅助设施；
2.1操作方法：
2.1.1第一步：应将检波器埋设于岩体表面，可用生石膏适量，加入水进行调和至粘稠状的熟石膏，将熟石膏粘附于围岩的岩体上，使其能很好的耦合在一起；各个检波器埋设的环境条件应尽量保持一致，同时检波器的正负极需要正确的连接，注意连接夹应接触良好，不能接地，也不能出现短路情况；
2.1.2第二步：将触发线及电缆线连接到仪器各自相应的接口上；如果使用外接电源，应先把专用电源线连接到仪器的电源接口上，然后仔细检查电瓶的型号及电源正负极，根据电源线的正负极标示正确的连接电瓶的正负极；
2.1.3第三步：再一次检查全部外部连接线，确认正确无误后，打开仪器电源开关；此时仪器通过自检，进入主菜单，可以根据提示设置测线号、检波点、激发点相关测线参数以及采样时间、记录长度相关记录参数；
2.1.4第四步：接下来进入背景监视状态，此时可以观察背景干扰；当确认仪器及背景干扰处于正常状态后，即可进入触发状态；
2.1.5第五步：当仪器触发后，应先预存盘，初步检查记录质量，如果记录正常，则记录可以存盘；否则取消记录，发出重新触发的指令，直至记录正常时存盘；
2.2仪器率定：
每年应定期将检测仪送往具备相应资质的检定单位进行率定，确保其在有效期内使用，通常检定有效期为一年。
2.3仪器检查与保养维护：
良好的仪器工作状态是现场测试成功的重要保障，因此日常定期的仪器检查与科学的保养维护就显得非常的重要，应做到以下几点：
2.3.1仪器的检查：
2.3.1.1测试技术人员应于每个项目开始前检查仪器设备，包括：道间感应水平、各通道一致性、放大倍率的一致性，并进行相应记录和存档；
2.3.1.2每次使用仪器设备工作前，都务必进行各通道的一致性检查，需确保其保持一致，否则人工调整一致；
2.3.1.3测试技术人员在工作中，如果发现仪器有不正常现象，电源无法启闭、信号不稳定、无法接受时，应立即停止工作，同时报现场技术负责人或技术主管进行检修，并提交检修前后的记录以便进行整理分析；
2.3.2仪器的保养维护：
2.3.2.1测试技术人员在仪器设备操作使用前应严格进行相应培训与考核，只有通过相应培训及考核合格方能对其进行保养维护；
2.3.2.2严禁不熟悉仪器操作规程、性能、原理构造的人员擅自拆修仪器，对由此造成的损害应由相关人员进行承担；
2.3.2.3仪器设备应存放于设备室，并放置在干燥处，并采取必要的防潮、防尘措施，配带电源的仪器应定期充电，使其保证充足的电量以满足工作需要；当仪器设备需要外借使用时，应做好领用记录及归还记录；
2.3.2.4仪器设备每次使用完毕应由测试技术操作人员擦拭干净，小心轻放，做好入库归还记录，并由设备管理员进行检查是否完好；检波器应使正负夹子相连，形成回路；
2.3.2.5当仪器设备需要长途运输使用时，运输过程中应有防震措施，如仪器设备周围增设塑料泡沫相关软性材料填充或包裹；
2.3.2.6检查或维修时应详细填写记录，包括日期、天气、检查或维修部件、状态性能描述、主检人、复核人；
2.3.2.7对于蓄电池应按有关说明书做好维护工作；
2.4主要技术要求：
2.4.1放大器一致性检查时，各道之间的相位差应不超过0.5ms，振幅差不超过5％；
2.4.2道间感应幅度应小于3％；
2.4.3取最大增益时，内部噪音幅度应小于0.5mm；
2.4.4检波器的固有频率漂移应不大于5％，灵敏度差变化不大于0.5ms，绝缘电阻应大于15MΩ；
2.4.5各记录道一致性检查时，各道波形应相似，各道间的振幅差不大于10％；
(三)、测试方法：
测试方法包括测试前准备工作、现场测试及测试后分析处理相关内容；测试前准备包括收集资料、设备准备、现场处理及系统布置；现场测试包括测试目的、原则及测试主要工作；测试后分析处理包括记录数据的分析处理、绘制时态曲线、岩土体纵横波速的计算；
3.1测试前准备：
当接受项目任务后，首先应认真阅读任务单或工作大纲要求，需全面了解该任务的具体要求，同时结合现场实际情况提出有针对性的方案，并同相关主管负责人沟通，最终制定出可行的测试方案。其次当任务接受后，就应开始着手以下准备工作：
3.1.1收集资料:
3.1.1.1合同文书、任务单、委托单、测试工作大纲或测试方案相关资料；
3.1.1.2隧洞横断面及纵断面布置图，或测试区域分布图；
3.1.1.3隧洞洞口黄海高程及坐标；
3.1.1.4区域地质岩性资料，隧道围岩地质描述相关情况；
3.1.1.5以往相关测试成果资料；
3.1.2设备准备：
测试技术人员根据有关要求领取仪器设备，包括工程地震仪、检波器、电子触发器、电瓶、电缆线、铁锤、毛刷、石膏粉、皮尺、照明设备及有关工具；
3.1.3岩体表面处理：
围岩弹性波测试前通常应对岩体表面进行以下处理：
3.1.3.1清理岩体表面松散堆积体，清洗表面岩粉，局部用毛刷进行清扫；
3.1.3.2现场进行标注或核对桩号；
3.1.3.3根据现场情况，确定测试上游或下游洞壁位置，并进行标记；
3.1.4布置观测系统
3.1.4.1测系统应根据任务要求确定，应确保在所有记录上有效波能连续追踪对比；
3.1.4.2纵、横波测试均宜采用相对时态曲线观测系统；点距宜采用0.5～1m，若排列较长或能量衰减较快时，排列中间应补充激发点；
3.1.4.3检波器应埋设在岩性发生加大变化处，或构造破碎带的两端，检波点距可根据现场测量确定；
3.2现场测试：
3.2.1测试目的及原则：
3.2.1.1测试目的：
隧道围岩弹性波测试外业工作开展前，必须首先开展试测工作，从而达到以下目的：
(1)了解松动圈范围及厚度，从而确定纵、横波最佳锤检距；
(2)了解纵、横波的衰减变化规律，确定观测系统的布置方法；
(3)熟悉测试区有效波和干扰波特征，确定所采取的滤波方法；
3.2.1.2测试原则：
(1)现场测试工作以获得有效的、可靠的纵、横波记录为首要原则；
(2)测试过程中如遇到局部地段记录质量变坏或其它因素影响，应再进行现场测试工作，以重新确定观测系统和仪器参数的设定；
3.2.2现场测试工作：
3.2.2.1技术工作交底：
项目负责人或技术负责人应根据前期所搜集资料及初步方案最终确定现场测试工作方案，同上召集全体测试技术人员交代工作布置要求，提出注意事项，让全体人员明确工作方法及各自职责，从而达到有效开展工作的目的；
3.2.2.2仪器设备的检查：
现场包括仪器和检波器的检查；根据仪器检查的有关规定，在每次开展测试工作前应检查仪器的完好性，对检波器一致性进行检查，并保存相关记录；按以下程序检查检波器的一致性：将所有检波器集中埋设在一定范围内，尽量确保各检波器埋设条件应一致，在埋设范围的3m以外锤击激发，此时可以检查各检波道记录，各检波道记录应符合有关规定；
3.2.2.3检波器埋置：
(1)检波器埋设位置应准确，各检波器间距误差控制在1％内，且埋置条件应力求一致；
(2)测试纵波与横波的检波器应分别埋设，不应埋设在一起；
(3)当测试纵波时，检波器的振动轴向应与测线平行；
(4)当测试横波时，检波器的振动轴向应与测线垂直；
(5)根据纵、横波的传播特征埋设检波器；
(6)检波器宜用熟石膏进行固定，且检波器应埋设牢固，并防止漏电、短路或接触不良；
3.2.2.4震源激发：
(1)锤击点的应根据观测系统布置特点进行选择；
(2)激发纵波时，锤检距离一般为1～2m，激发横波时，锤检距离一般为2～4m；
(3)锤击点应选择相对结实、坚硬、平整的位置进行；
(4)锤击方向应与检波器埋设方向和激发波的类型相符；
(5)记录质量不理想，应选择不同锤击点多次激发或叠加，直至选取到理想的记录；
3.2.2.5现场测试参数选取：
(1)根据操作界面中菜单提示，依次输入工地、日期、天气、检测人员、位置、锤击点桩号、检波点起止桩号相关信息；
(2)根据触发灵敏度选择触发水平；
(3)首先估算最大初至时间，以此确定采样间隔和记录长度；通常采样间隔宜取较小值，有利于提高计时精度；
(4)为便于波形对比，最大初至时间宜小于该记录长度的2/3；
(5)一般无须使用延时；
3.2.2.6现场测试：
(1)仪器放置地点应选择在平整、干燥处，并观测周围及隧道顶部是否安全，如是否掉块、地下水低落、混凝土剥落，如发现现场有不安全的情况，应对仪器设备采取相应的保护措施；
(2)操作员如发现检波器工作不正常或掉落，应及时通知有关人员替换或再用石膏加强固定；
(3)检波点桩号应与隧洞桩号相符，若不符应检查原因并修正桩号；
(4)测试过程中，技术人员应及时记录测线高度、重要地质构造在测线上的位置；
(5)现场所有人员必须戴安全帽、反光工作服，并佩戴手电相关用品；
(6)一般首先埋设纵波检波器，并测试相遇纵波记录；然后取下纵波检波器，埋设横波检波器，并测试相遇横波记录；
(7)应尽可能选择理想的锤击点激发纵波或横波波形；
(8)纵波记录中纵波初至起跳应清晰，横波记录中横波信号应突出；
(9)获取记录后，现场操作员应根据记录的质量情况迅速对记录品质作出判断，尽快通知下一步工作，对质量不良的记录及时采取补救措施；
3.2.2.7记录品质评价：
取得记录后，应对记录品质进行评价，对于不良记录应另外选点锤击或原点叠加；
(1)记录有下列缺陷之一者，应评为不良，并用符号A标示：
(a)用未做定期检查或检查不合格的仪器的全部记录；
(b)由于激发或接收条件不正确，无法记录可靠的示踪有效波，例如观测系统不正确或未按设计的观测系统施测，激发或接收条件选择不当，或当遇到地震地质条件变化需改变激发接收条件而未作改变以及操作错误；
(c)互换道或结尾道工作不正常或不工作，妨碍了有效波的正确对比与连接；
(d)同一张记录上使用道数的1/6以上或相邻两道不工作或工作不正常；
(e)干扰背景强烈，妨碍了有效波的识别和准确读数；
(f)没有注明记录时间及延时或注明有误，以致无法利用的记录；
(g)因打印机走纸故障造成计时线不均匀而无法准确读数的记录；
(h)记录表面严重污染，妨碍了有效波的对比或影响了记录的保存价值；
(i)因班报、记录表未填写或填写错误且无法核实其准确炮点桩号及接收桩号而无法利用的记录；
(j)无编号、测线号、带头编号及日期或无对照文本记录的电子文档记录；
(k)当发现仪器工作不正常而又不能确认工作不正常的开始时间，本次检查与上次检查中间的全部记录；
(2)记录有下列缺陷之一者，应评为合格，并用符号B标示：
(a)激发与接收条件不理想，但不影响有效波的识别和准确读数；
(b)同一张记录上，工作不正常的记录道，不包括互换或相邻道，不超过使用道数的1/6；
(c)存在触发感应或漏电感应干扰，但不影响有效波的对比及准确读数；
(d)背景存在一定干扰，但尚能通过相位对比相关其他手段准确读数的；
(3)满足下列条件者，为优良记录，示以符号C：
(a)使用的仪器按规定检查并取得性能合格的记录；
(b)观测系统正确，符合设计要求；
(c)原始记录标识清晰，班报内容齐全；
(d)各道工作良好，检波器无接反、无不工作道，无触发或漏电感应；
(e)背景平静，直达波或折射波初至清晰；
3.3测试后分析处理：
3.3.1记录登录：
根据原始记录在记录表上进行登录，登录内容包括：工作地区、日期、记录编号、测线号、锤击点桩号、接收起止桩号、仪器因数、及其他需要说明的情况；
3.3.2读取纵波初至时间和横波峰值时间：
3.3.2.1取纵波记录的纵波初至时间或横波记录的横波峰值时间；
3.3.2.2横波记录应采用波的单相位对比方法进行读数；
3.3.2.3对比时，若发现波没有发生置换但初至相位因强烈衰减而后移，则应作必要的初至校正；
3.3.2.4横波相位对比主要标志：
(1)同相性，各道横波波形同相，相邻相位的同相轴基本平行；
(2)相似性，横波的视周期、相位数、振动的强弱、波形、相邻权值的振幅比及振动延续度相关保持相似关系；
(3)振幅变化，横波的振幅沿测线均匀地变化；
3.3.3绘制时态曲线：
3.3.3.1绘制时态曲线的比例尺应根据实际观测精度加以；比例尺1：100或1：200，垂直比例尺1cm代；
3.3.3.2纵、横波相遇时态曲线，应以不同符号绘出；
3.3.3.3时态曲线一般绘制在厘米纸上，也可采用比较完；脑专用软件完成；
3.3.4绘制θ(x)曲线：
利用θ(x)＝T1(x)-T2(x)关系式分别绘出纵、横波θ(x)，其中T1(x)和T2(x)曲线为相遇时态曲线，同一测线上的各相邻排列宜尽可能长地连接在一起；
3.3.5求取岩体纵、横波速度：
3.3.5.1在纵、横波θ(x)曲线上采用最小二乘法或作图法确定其斜率，2倍的倒数斜率即为下伏层速度；
3.3.5.2若θ(x)有明显的转折或明显的斜率变化，则应分段求斜率；
3.3.5.3测线上各段纵、横波速度应相匹配，若明显不相符，应检查校核；各段纵、横波速度应与地质描绘相吻合；
3.3.6最高速度确定原则
3.3.6.1最高波速应是本次测试的最大纵波速度；
3.3.6.2最高波速测段对照地质描述应属于新鲜完整岩体；
3.3.6.3与以往确定的最高波速应相符；
3.3.6.4若本次测试最大波速测段并非属于新鲜完整岩体，应借用以往资料或在新鲜完整岩体段实测得到；
3.3.7图件要求：
弹性波测试图件有：纵横波垂直时态曲线图、探洞或测线分布图和弹性波速度及参数成果图；
3.3.8报告内容：
3.3.8.1工程概况：简述物探工作区的地理位置、测区范围、工作任务；物探工作起止日期、所完成的工作量；
3.3.8.2测区地形、地质概况及地球物理特征：区域地质概况；测区地形、地貌、地层、岩性、构造和岩土工程水文地质特征：测区地震地质条件；开展物探工作的有利和不利因素；已有的地质、物探资料；
3.3.8.3探测目的、内容及依据：任务要求，探测内容，所依据的规程规范；
3.3.8.4探测方法与技术：测网布置；所采用的工作方法，观测技术条件和保证观测质量的措施；观测质量评价；工作条件，主要装备；
3.3.8.5资料的整理和解释：所采用的解释方法及依据；岩体完整性评价；风化卸荷带的推断解释；
3.3.8.6结论与建议：扼要叙述物探工作所取得的主要地质结论；
(四)、注意事项：
由于受到人员、设备、现场条件相关综合因素的影响或干扰，根据围岩弹性波测试原理，为达到良好的测试目的，需要在以下环节进行重点控制和把握：
4.1测试前注意事项：
在开展围岩弹性波测试前需做好以下准备工作：
4.1.1人员技术保障：
4.1.1.1根据待测试项目规模、工程地质及水文地质情况、技术难度相关要求，首先应委派具有丰富经验的人员提供技术保障，尤其是项目负责人及技术负责人相关键岗位人员，需要具备相应上岗证资格方能担任；
4.1.1.2其次对现场操作人员测试开展前应进行岗前培训，做好技术交底及安全保障教育工作；
4.1.2仪器设备保障：
4.1.2.1根据项目的实际需求特点，投入相适应的仪器设备，重点在数量、精度及量程相关方面需满足需求；
4.1.2.2做好日常的维护保养工作，使其能处于良好稳定的状态，并做好仪器设备的率定工作；
4.1.2.3测试开展前还需对仪器设备的各项功能进行检查，如发现有故障需及时报相关负责人进行调试或维修；
4.1.2.4现场测试时还需做好仪器设备的安全保护措施，以防其受损影响使用；
4.1.3收集资料及测试方案的制定：
4.1.3.1开展测试工作前还需做好相关资料的收集工作，包括合同文书、任务单、委托单、工程地质与水文地质、设计施工图纸相关资料；
4.1.3.2根据测试项目要求及测试单位的实际情况，技术人员制定有针对性的测试方案大纲，并提交技术负责人及项目负责人审核，必要时组织行业专家进行技术论证，以期能达到预定的测试效果；
4.2测试中注意事项：
在围岩弹性波测试过程中控制好以下环节：
4.2.1技术工作交底：
科学、全面的技术工作交底有利于现场测试工作的顺利开展，对于现场的重点和难点把握更加有利，项目负责人或技术负责人需对测试技术人员进行相应的技术工作交底，使其明白本次测试的目的、原则、方法、重难点及细节控制；
4.2.2仪器检查与安装埋设：
4.2.2.1仪器设备的检查包括设备完好性及检波器一致性的检查；
4.2.2.2尽量确保各检波器的安装埋设环境一致，纵波、横波检波器的安装埋设应遵循测试方案大纲要求，并结合现场实际条件合理布置，控制好间距、顺序、位置；
4.2.3震源激发：
进行震源激发时，对于锤击点的选取、距离以及锤击方向的控制是做好震源激发的关键，因此需要从这些细节处着手。
4.2.4记录品质的评价与选取：
对于记录品质应有相应的评价标准，良好的记录品质是测试数据有效性的保障和前提，对于后续室内分析处理有重要的影响；需事先制定一套科学合理的评价标准，并在现场严格按照评价标准进行选取，对于评价为不良(A)的情况，应进行剔除并重新激发选取，直至选取合格(B)或优良(C)品质；
4.3测试后注意事项：
在围岩弹性波测试后包括曲线的绘制，通过相关曲线整理和分析，计算得出围岩纵、横波波速，以及测试报告的编制与出具。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109239768A (zh) * 2018-09-29 2019-01-18 青岛河澄知识产权有限公司 一种爆破围岩松动圈和损伤程度的测试方法
CN109342757A (zh) * 2017-11-02 2019-02-15 西南交通大学 一种隧道掘进进尺的自动采集装置和方法
CN110476060A (zh) * 2017-03-31 2019-11-19 日本电气株式会社 检查装置、检查装置的控制方法及控制程序
CN111208198A (zh) * 2020-01-17 2020-05-29 大连理工大学 一种岩体实时波速测定及质量评价的方法
CN111208211A (zh) * 2020-01-17 2020-05-29 大连理工大学 一种岩体深部微震定位校正的敲击装置
CN112130204A (zh) * 2020-09-02 2020-12-25 武汉大学 一种适用于深埋隧洞围岩波速的现场测试方法
CN112130196A (zh) * 2020-09-02 2020-12-25 武汉大学 用于洞壁围岩应力波衰减测量的摆锤冲击测试装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102435295A (zh) * 2011-09-07 2012-05-02 中铁第四勘察设计院集团有限公司 隧道围岩岩体弹性波速度的探测方法
CN102736124A (zh) * 2012-06-14 2012-10-17 北京市市政工程研究院 基于综合参数的隧道开挖围岩动态细化分级方法
CN105911146A (zh) * 2016-04-27 2016-08-31 湖南科技大学 一种锚固区围岩状态的监测装置及方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102435295A (zh) * 2011-09-07 2012-05-02 中铁第四勘察设计院集团有限公司 隧道围岩岩体弹性波速度的探测方法
CN102736124A (zh) * 2012-06-14 2012-10-17 北京市市政工程研究院 基于综合参数的隧道开挖围岩动态细化分级方法
CN105911146A (zh) * 2016-04-27 2016-08-31 湖南科技大学 一种锚固区围岩状态的监测装置及方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘江平 等: "近地表面反射和折射法的进展及应用", 《地球物理学报》 *
张敏 等: "隧道围岩弹性波测试技术浅析", 《公路工程》 *
王洪勇: "关于应用弹性波速度划分隧道围岩类别的认识", 《隧道建设》 *
穆满根 等: "《岩土工程勘察技术》", 31 January 2016, 中国地质大学出版社 *
黄欧龙 等: "无线分布式三维隧道地质超前预报技术研究", 《地球科学前沿》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110476060A (zh) * 2017-03-31 2019-11-19 日本电气株式会社 检查装置、检查装置的控制方法及控制程序
CN110476060B (zh) * 2017-03-31 2021-12-28 日本电气株式会社 检查装置、检查装置的控制方法及控制程序
US11486860B2 (en) 2017-03-31 2022-11-01 Nec Corporation Inspection apparatus, method and program of controlling inspection apparatus
CN109342757A (zh) * 2017-11-02 2019-02-15 西南交通大学 一种隧道掘进进尺的自动采集装置和方法
CN109342757B (zh) * 2017-11-02 2019-10-18 西南交通大学 一种隧道掘进进尺的自动采集装置和方法
CN109239768A (zh) * 2018-09-29 2019-01-18 青岛河澄知识产权有限公司 一种爆破围岩松动圈和损伤程度的测试方法
CN111208198A (zh) * 2020-01-17 2020-05-29 大连理工大学 一种岩体实时波速测定及质量评价的方法
CN111208211A (zh) * 2020-01-17 2020-05-29 大连理工大学 一种岩体深部微震定位校正的敲击装置
CN112130204A (zh) * 2020-09-02 2020-12-25 武汉大学 一种适用于深埋隧洞围岩波速的现场测试方法
CN112130196A (zh) * 2020-09-02 2020-12-25 武汉大学 用于洞壁围岩应力波衰减测量的摆锤冲击测试装置及方法

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