CN107506556B - 一种确定新鲜完整岩块声波纵波速度值的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种确定新鲜完整岩块声波纵波速度值的方法，包括通过钻孔测试岩体声波纵波速度值；分析各类岩性声波纵波速度值随岩体风化类别的变化；统计分析每个钻孔各种岩性新鲜完整岩体的声波纵波速度最大值：要求岩层厚度大于1m、声波实测点不少于5个、声波纵波速度值平均相对误差小于5％，且极差不超过平均声波纵波速度值的10％；比较每个钻孔各种岩性新鲜完整岩体的声波纵波速度最大值，取各种岩性新鲜完整岩体声波纵波速度最大值为新鲜完整岩块的声波纵波速度值。本发明通过准确获取新鲜完整岩块的声波纵波速度值，进而提高岩体完整性系数和风化系数的计算精度。

Description

一种确定新鲜完整岩块声波纵波速度值的方法
技术领域
本发明涉及水利工程岩体质量评价，具体地说，是一种确定新鲜完整岩块声波纵波速度值的方法。
背景技术
新鲜完整岩块声波纵波速度值是计算岩体完整性系数和风化系数的重要参数。风化系数是岩体风化带划分、卸荷带划分的重要参数，岩体完整性系数是评价岩体完整程度、地下洞室围岩详细分类、坝基岩体工程地质分类的重要指标。
现行《水利水电工程物探规程》SL326—2005、《水电水利工程物探规程》DL/T5010—2005等相应规程规范均定义：岩体风化系数是岩体波速与新鲜完整岩块波速之比，岩体完整性系数系岩体波速与新鲜完整岩块波速之比的平方。这里所提的新鲜完整岩块波速指通过钻探取芯或从裸露新鲜完整岩体中取芯测试其声波纵波速度值。
实际工作中，通常利用平面换能器测试的钻孔岩块(岩芯)的声波纵波速度值多低于钻孔原位利用一发双收换能器测试的声波纵波速度值。其主要原因是：①岩块取出后闭合裂隙张开，应力会有所释放，甚至有些岩性岩块取出几个小时就会分解；②岩块失去水分；③现场不具备加工切割岩块条件，致使岩块两端凹凸不平，平面换能器不能紧密与岩块耦合，影响声波传播等。
由于不能准确确定岩块波速，致使计算的岩体完整性系数、风化系数不能真实地反映岩体的完整程度和风化程度，进而影响到岩体质量的准确评价。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种确定新鲜完整岩块声波纵波速度值的方法，通过准确获取新鲜完整岩块的声波纵波速度值，进而提高岩体完整性系数和风化系数的计算精度。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种确定新鲜完整岩块声波纵波速度值的方法，包括以下步骤：
A、通过钻孔测试岩体声波纵波速度值；
B、分析各类岩性声波纵波速度值随岩体风化类别的变化；
C、确定新鲜完整岩块声波纵波速度值，包括：
C1、统计分析每个钻孔各种岩性新鲜完整岩体的声波纵波速度最大值：要求岩层厚度大于1m、声波实测点不少于5个、声波纵波速度值平均相对误差小于5％，且极差不超过平均声波纵波速度值的10％；
C2、比较每个钻孔各种岩性新鲜完整岩体的声波纵波速度最大值，取各种岩性新鲜完整岩体声波纵波速度最大值为新鲜完整岩块的声波纵波速度值。
步骤A具体包括：
A1、一发双收声波换能器以水与孔壁岩体耦合；
A2、从孔底向孔口按0.2m的步长逐点测试发射换能器到两个接收换能器的声波旅行时间；
A3、计算钻孔岩体声波纵波速度值。
步骤B具体包括：
B1、绘制钻孔岩体声波纵波速度值随孔深变化的表格和图件；
B2、分析单孔各种岩性声波纵波速度值与岩体风化程度的关系；
B3、综合分析同一测区各种岩性声波纵波速度值与岩体风化程度的关系。
本发明的有益效果是：通过准确获取新鲜完整岩块的声波纵波速度值，进而提高岩体完整性系数和风化系数的计算精度。风化系数是岩体风化带划分、卸荷带划分的重要参数，岩体完整性系数是评价岩体完整程度、地下洞室围岩详细分类、坝基岩体工程地质分类的重要指标。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
本发明的确定新鲜完整岩块声波纵波速度值的方法，包括以下步骤：
A、通过钻孔测试岩体声波纵波速度值；
B、分析各类岩性声波纵波速度值随岩体风化类别的变化；
C、确定新鲜完整岩块声波纵波速度值，包括：
C1、统计分析每个钻孔各种岩性新鲜完整岩体的声波纵波速度最大值：要求岩层厚度大于1m、声波实测点不少于5个、声波纵波速度值平均相对误差小于5％，且极差不超过平均声波纵波速度值的10％；
C2、比较每个钻孔各种岩性新鲜完整岩体的声波纵波速度最大值，取各种岩性新鲜完整岩体声波纵波速度最大值为新鲜完整岩块的声波纵波速度值。
步骤A具体包括：
A1、一发双收声波换能器以水与孔壁岩体耦合；
A2、从孔底向孔口按0.2m的步长逐点测试发射换能器到两个接收换能器的声波旅行时间；
A3、计算钻孔岩体声波纵波速度值。
步骤B具体包括：
B1、绘制钻孔岩体声波纵波速度值随孔深变化的表格和图件；
B2、分析单孔各种岩性声波纵波速度值与岩体风化程度的关系；
B3、综合分析同一测区各种岩性声波纵波速度值与岩体风化程度的关系。
计算岩体完整性系数、风化系数等包括：
D1、根据实测钻孔岩体声波纵波速度值与新鲜完整岩块的声波纵波速度值之比的平方计算岩体完整性系数，依据完整性系数划分岩体完整程度、进行地下洞室围岩详细分类、坝基岩体工程地质分类等。
D2、岩体风化系数是岩体声波纵波速度值与新鲜完整岩块声波纵波速度值之比，依据风化系数对岩体风化带、卸荷带进行划分。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明：
利用钻孔声波测井技术实测某工程GZK1～GZK5共5个钻孔的声波纵波速度。
GZK1钻孔主要岩性是砂岩，实测段21.4m～90.6m,实测声波点346个。测段厚度大于1m、声波实测点不少于5个、声波纵波速度平均值大于5000m/s的测段共13段。其中77.6m～78.6m段实测5个声波点，其声波纵波速度为全孔最大值，即6410、6098、5952、5814、5952m/s，分析该组数据，声波纵波速度平均值6045m/s、平均相对误差2.7％、极差是平均声波纵波速度值的9.8％，故砂岩岩块声波纵波速度值取6045m/s。
依砂岩岩块声波纵波速度值6045m/s，计算岩体完整性系数，依据完整性系数划分岩体完整程度、进行地下洞室围岩详细分类、坝基岩体工程地质分类等；计算岩体风化系数，进而对岩体风化带、卸荷带进行划分。计算成果详见表1。依据表2可以划分岩体完整类别、依据表3可以划分岩体风化带。表4是GZK1钻孔85.4m～86.6m岩体完整程度和风化带划分。
表1 GZK1钻孔声波纵波速度、岩体完整行系数和岩体风化系数
Figure GDA0002611492930000041
Figure GDA0002611492930000051
Figure GDA0002611492930000061
Figure GDA0002611492930000071
Figure GDA0002611492930000081
Figure GDA0002611492930000091
Figure GDA0002611492930000101
Figure GDA0002611492930000111
注：Kv＝(Vp/Vpr)2、Kw＝Vp/Vpr，Vp(m/s)实测钻孔岩体声波纵波速度、Vpr岩块波速、Kv岩体完整性系数、Kw波速比；当Kv≥1、Kw≥1时，取Kv＝1、Kw＝1。
表2岩体完整性系数分类表
Figure GDA0002611492930000112
表3岩体风化带划分表
风化带 新鲜 微风化 弱风化 强风化 全风化
波速比 Kv≥0.9 0.8≤Kv＜0.9 0.6≤Kv＜0.8 0.4≤Kv＜0.6 Kw＜0.4
表4GZK1钻孔测段85.4m～86.6m岩体完整程度和风化带划分
Figure GDA0002611492930000113
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (2)

1.一种确定新鲜完整岩块声波纵波速度值的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、通过钻孔测试岩体声波纵波速度值，包括：
A1、一发双收声波换能器以水与孔壁岩体耦合；
A2、从孔底向孔口按0.2m的步长逐点测试发射换能器到两个接收换能器的声波旅行时间；
A3、计算钻孔岩体声波纵波速度值；
B、分析各类岩性声波纵波速度值随岩体风化类别的变化；
C、确定新鲜完整岩块声波纵波速度值，包括：
C1、统计分析每个钻孔各种岩性新鲜完整岩体的声波纵波速度最大值：要求岩层厚度大于1m、声波实测点不少于5个、声波纵波速度值平均相对误差小于5％，且极差不超过平均声波纵波速度值的10％；
C2、比较每个钻孔各种岩性新鲜完整岩体的声波纵波速度最大值，取各种岩性新鲜完整岩体声波纵波速度最大值为新鲜完整岩块的声波纵波速度值。
2.根据权利要求1所述确定新鲜完整岩块声波纵波速度值的方法，其特征在于，步骤B具体包括：
B1、绘制钻孔岩体声波纵波速度值随孔深变化的表格和图件；
B2、分析单孔各种岩性声波纵波速度值与岩体风化程度的关系；
B3、综合分析同一测区各种岩性声波纵波速度值与岩体风化程度的关系。
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