岩土工程监测技术

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岩土工程监测技术
1超声波声波
声波超声波应用于岩体 探测从20世纪60年代末发展起来。用于确定围岩开挖的损伤
程度及形态。相似的测量仪器为震速测量 。
1.1原理及监测内容
声波超声波工程探测是通过探测声波超声波在岩体内的传播特征（ 波速或振幅变化）
来研究岩体性质和完整性的一种物探方法。声波在岩体中传播时，如果在其传播路径存 在裂
缝，声波就会在裂缝处发生绕射，使得传播距离增大，走时增加，波速下降。声波测试具有
轻便简洁、快速经济、测量精度高、易于控制。
声波探测的实质， 是利用超声波通过介质时， 波速 振幅、频率等的变化情况来研究介
质的性态，如密度、应力状态、裂隙发育和介质完整性等。理论研究表 明， 纵波波速与岩
体物理力学参数有如下关系：

图1 声波速度随孔深变化关系
1.2设备尺寸（场地要求）及使用方法（布置简图）
.

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《硐室巷道围岩松弛范围的超声波测试》（张世雄2005）采用武汉岩土所研制RSM- SY5
仪器进行了测量。
该仪器指标如下：
该系列仪器目前发展到RSM- SY7，如下图：











图 2
RSM-SY
7和
RSM- SY
6

声波仪输出的电能由发射探头F 转换成超声波发射出去，经水耦合，在孔壁周围岩体
内产生的纵波沿钻孔轴向传播，接收探头S1 和S2 依次接收岩体内传来的经水耦合的纵波，
然后把接收到的声波转换成电能传输到声波仪，由声波 仪进行放大、滤波、整形处理后输入
电子计算机。
目前在硐室巷道内用超声波检测围岩松动圈 范围的方法较成功的有两种：单孔测试法、
双孔测试法。
单孔测试法就是在待测的硐室巷道断面上确定测试点， 然后在测试点处用凿岩机打孔，
孔的 深度可根据现场的情况而定，然后将圆管状声波探头置入钻孔内，孔内注满水以使探头
与孔壁岩体有良好 的声耦合。逐点测试，直到各个测点测试完毕。
双孔测试法就是在待测的硐室巷道断面上打两个平行的钻孔，然后将两只圆管声波探头
.

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( 一个为发射探头，另一个为接收探头) 分别置于两个钻孔底部 ，孔内注满水使探头与孔壁
有良好的声耦合。在测试时使两探头同步沿钻孔轴向移动，以保证两个探头始 终处在同一深
度。
图3 单、双孔测量
采用单孔法进行测试可减少钻孔工作量， 且测试操作过程简单， 易于把握。而双孔测
试法， 两个探头的平行度( 同步) 不容易掌握，造成测试误差大的机率高。









图 4现场声波监测示意图
操作步骤：1.测试前首先用风或水对钻孔进行清洗,
2.将探头放入测孔中, 并接长水管。
3.用气囊堵塞孔口, 在用气筒对气囊充气时用水泵对测孔注水。
4.当测孔内的水充满时, 即可测得该点的纵波波速。
5.将气囊放气, 移出探头20 cm, 充气、注水, 进行下一点的测试, 直到完成。
1.3具体应用实例及效果
瑞士Mont Terri，
法国Bure地下实验室，shao
Tournemire
ASPO HRL ZEDEX二期
Zedex：震速测量 ：BGR迷你声探（低频）；包括一个源，一个气动锤和两个相距10cm每
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