水平层理发育泥岩取芯卸荷波速研究

对一新建火电厂基岩进行声波测试发现多组钻孔岩块纵波波速小于原位岩体纵波波速的异常现象,与传统认识大相径庭。仔细分析后得出:基岩泥岩段岩性软、水平层理发育,钻孔取芯卸荷带来的应力释放及运输、制样机械扰动使原来紧密闭合的层理面一定程度张开,导致岩块纵波波速大幅减小,出现岩块纵波波速小于岩体纵波波速的异常情况;取芯卸荷效应对岩块纵波波速的影响随弹性模量的增大而减小。     

花岗岩经历不同高温后纵波波速分析

对25块花岗岩试件在经历不同高温前后测试出其纵波波速并由测得的纵波波速计算出花岗岩的动力弹性模量，同时应用力学的常规压缩方法直接测试计算了岩石的静力弹性模量，分析了经历不同高温后花岗岩纵波波速和弹性模量的变化规律。测试结果表明，经历高温后花岗岩的纵波波速有不同程度的减少，而且随加热温度的升高，减少的幅度增大。另外，动力弹性模量的变化幅度要远大于静力弹性模量的变化幅度，这说明经历高温后岩石纵波波速的变化比力学性质的变化更剧烈。     

岩芯卸荷扰动的声学反应与卸荷敏感岩体

声波测试是工程岩体质量评价的最主要手段之一。将岩体与岩块的纵波波速比的平方定义为岩体的完整性系数。不仅为国内外学者广泛认同。而且是现行规范的定义。这是源于如下认识：原位岩体的纵波波速小于其中岩块的波速；岩体越破碎。小得越多。然而。通过润扬大桥声波测试发现。用通常手段得到的大部分岩体的测井波速反而大于岩样波速。对该桥基岩40余个钻孔数百个岩样进行了多种手段的对比研究和综合分析。探讨了测试结果的可靠性及产生原因。进而提出了岩芯卸荷扰动和卸荷敏感岩体的概念和相应的工程对策。     

基于钻孔测试的岩体抗剪强度参数取值方法及其工程应用

针对岩体抗剪强度参数取值问题,提出一种利用钻孔测试成果获取岩体抗剪强度参数新方法和新途径。该方法首先建立岩体地质强度指标GSI值与岩体基本质量指标BQ值、岩块饱和单轴抗压强度、岩块天然纵波波速的数学关系式,而后采用钻孔电视对钻孔岩体进行分段。在此基础上,利用钻孔声波和室内岩芯试验等测试成果计算得出相应岩段的BQ值及GSI值。最后,运用Hoek-Brown强度准则,得到每段岩体的抗剪强度参数。经工程应用并对比现场岩体剪切试验结果,本方法在确定岩体抗剪强度参数上具有较好的可靠性。     

饱水度对砂岩纵波波速及强度影响的试验研究

 在岩石饱水度、纵波波速及强度的相关性研究中,较少综合地考虑饱水、风干过程及各向异性对岩样纵波波速、强度的影响,而这些问题的研究对于超声技术在岩石物理力学参数测试中具有重要的意义。基于此,选取三峡库区典型层状砂岩,制备垂直层理和平行层理两种岩样,进行岩样的饱水和风干试验。试验结果表明：(1) 岩样的纵波波速与饱水度具有明显非线性、非单调的关系,含水岩样的纵波波速不仅与饱水度的大小有关,而且与饱水、风干过程有关。(2) 砂岩各向异性明显,在饱水和风干过程中,垂直层理岩样纵波波速的变化幅度明显大于平行层理岩样,饱水后,砂岩的各向异性特征略有增强。(3) 在饱水、风干过程中,岩样的抗压强度和纵波波速存在变化规律不一致的现象,岩石矿物颗粒表面和孔壁的吸附水对岩样的弹性模量和强度影响较大,而岩石孔隙内的饱水程度对纵波波速的影响更为明显。研究成果对含水岩石的强度、波速测试分析具有较好的参考价值,同时,相关试验方法也可以为类似试验提供参考。     

不同热处理作用下花岗岩纵波波速和导热能力的演化规律分析

在地热能源开采过程中,温度对高温岩石的物理特性有着显著的影响,尤其是高温花岗岩遇水冷却后导热特性会发生很大的变化。为进一步研究温度和冷却方式对高温花岗岩物理特性的影响,开展高温花岗岩自然冷却和遇水冷却试验,通过对其质量、体积、密度和波速等常规物理特性以及导热特性的测试,对比分析2种冷却方式下的物理参数变化规律。结果表明：质量损失率、体积增加率、密度变化率和波速衰减率随温度的升高呈指数型增加,当温度T=450℃时,花岗岩的物理特性变化率显著增加。遇水冷却能够增大花岗岩微裂纹密度,导致其物理特性进一步变化。热处理后花岗岩的导热系数随温度(25℃～1 050℃)升高呈非线性降低,由3.41 W/(m·K)降至0.96 W/(m·K),降低了72.85%。热处理后花岗岩的导热系数与其质量损伤率、体积增加率和波速衰减率成负相关,可以用指数函数来表示。对比各物理参数的改性系数发现,在敏感性方面：纵波波速>导热系数>密度,因此纵波波速可以优先作为衡量花岗岩热损伤的指标参数。     

含水率对泥质白云岩力学特性影响的试验研究

水-岩相互作用,将对岩质边坡和路基的稳定发生严重的影响,分析不同含水率情况下泥质白云岩的变形特性和强度变化规律,可以为水-岩相互作用地层中的工程设计、施工和运营提供参考。本文根据干燥状态下泥质白云岩纵波波速波动范围对岩样进行分组,并对岩样进行含水率配制,将不同含水率岩样进行单轴压缩试验。试验结果表明:随着含水率的增加,泥质白云岩的单轴抗压强度和弹性模量呈下降趋势,而泊松比呈上升趋势;岩样干燥状态下纵波波速越大,岩样越密实,单轴抗压强度和弹性模量越大;岩样含水率越小,对单轴抗压强度和弹性模量的影响程度越小;采用纵波波速对岩样进行分组,可以减小试验数据的离散性,增加试验结果的规律性和可靠性。     

桂林解放桥重建工程场地岩土工程勘察实录

该工程场地下伏岩溶强烈发育,地质条件复杂,技术要求高,施工难度大,原位测试及岩土水室内试验项目齐全,满足评价要求。勘察项目采用钻孔波速测试,结合室内岩块声波测试,准确查明溶洞分布,定性划分岩体完整性。综合采用不同方法,评价溶洞顶板稳定性;对桩端持力层选择、确定桩端标高、单桩承载力及沉降估算方法应用适当。     

基于小波变换的岩芯卸荷扰动声学反应分析

现行国家规范将岩体与岩块的纵波速度比的平方定义为岩体的完整性,这是由于通常情况下原位岩体的纵波波速低于其中岩块的波速,岩体越破碎,波速低得越多。通过对南京地铁工程围岩声波测井及岩芯声波测量发现,用通常手段得到的一部分岩体的测井波速反而大于岩芯波速,分析其原因主要是岩芯受卸荷及钻取扰动影响造成的。为更好地对岩芯卸荷扰动的声学反应进行分析,基于小波变换方法,将岩芯声波信号分解成不同频带通道的小波分量,进而对其进行时频分析,得到的各频带分量及其加权频谱参数与岩芯卸荷扰动敏感程度具有良好的相关性,表明该方法在分析岩芯卸荷扰动问题上具有优越性。     

层状岩体超声波测试技术的研究

本文采用RSM-SY5声波测试仪,测定了在静压力作用下玄武岩、石灰岩、花岗岩和由三者共同组成的层状岩体的纵波波速,得出层状岩体的纵波波速介于三者之间。     

A correlation between P-wave velocity,impact strength index,slake durability index and uniaxial compressive strength

Impact strength index, slake durability index and uniaxial compressive strength (UCS) are important properties of a rock mass which are used widely in geological and geotechnical engineering. In this study, the mechanical properties of one igneous, three sedimentary and three metamorphic rock types were determined in the laboratory and correlated with P-wave velocity. Empirical equations have been developed to predict the impact strength index, slake durability index and UCS from P-wave velocity, which may avoid the necessity for time-consuming and tedious laboratory testing. To check the sensitivity of the empirical relations, a t test was performed which confirmed the validity of the proposed correlations.      

不同结构形式的后期热液充填裂隙花岗岩常温下物理力学性质研究

在干热岩开采的实际工程中,利用岩体结构面作为热交换通道将减小工程投入,并获得更好的工程效果.而在实际中花岗岩体中的结构面通常被热液充填,形成后期热液充填花岗岩体.研究后期热液填充裂隙花岗岩体 的物理力学性质对实际地热开发中建设人工储留层具有重要指导意义.利用后期热液填充裂隙花岗岩体制备不同结构形式试样,在常温下对4种结...     

南沙群岛珊瑚礁礁灰岩力学特性研究

 对取自南沙群岛永暑礁和渚碧礁的礁灰岩的物理性质和力学性质进行测试,包括声波测试、单轴抗拉强度试验、单轴抗压强度试验和三轴压缩强度试验。试验结果表明,礁灰岩具有较高的孔隙率,远远大于其他岩石,其纵波波速为2 700～3 700 m/s,并随着孔隙率的增大线性减小;礁灰岩的软化性较弱,干燥抗拉强和度饱和抗拉强度相差不大;礁灰岩的破坏形态表明其具有脆性岩石的特点,但又与花岗岩等脆性岩石有本质的区别。在破坏时并不像其他脆性岩石一样具有单一破裂面,而是沿着珊瑚生长线同时出现多个破裂面,并保持较高的残余强度,礁灰岩的这种破坏模式是由其特殊的岩体结构决定的。     

基于钻进参数的岩土地层结构识别技术与方法

岩土地层结构是影响工程稳定与安全的重要因素,是地质及岩土工程勘测的主要内容。研发了一种地层地质界面识别系统,阐述了其基本组成和工作原理,建立了钻进过程识别码及岩土地层结构实时识别方法;通过花岗岩地基钻进试验研究,确定了岩体风化等级以及土层/散体、碎裂岩体及整体岩体结构的比能值范围,建立了金刚石钻进比能的地层结构分级标准,比能值分别是土层及散体为0.0017~0.6955 k N·m/cm3,碎裂岩体为0.0258~0.9798 k N·m/cm3,整体岩体为0.0018~2.4935 k N·m/cm3。研究结果表明,该方法与岩土勘测结果一致,可用于地层地质及岩土地层结构的实时识别,为岩土工程智能勘测提供了新的途径。     

Classification and assessment of rock mass parameters in Choghart iron mine using P-wave velocity

Engineering rock mass classification,based on empirical relations between rock mass parameters and engineering applications,is commonly used in rock engineering and forms the basis for designing rock structures.The basic data required may be obtained from visual observation and laboratory or field tests.However,owing to the discontinuous and variable nature of rock masses,it is difficult for rock engineers to directly obtain the specific design parameters needed.As an alternative,the use of geophysical methods in geomechanics such as seismography may largely address this problem.In this study,25 seismic profiles with the total length of 543 m have been scanned to determine the geomechanical properties of the rock mass in blocks Ⅰ,Ⅲ and Ⅳ-2 of the Choghart iron mine.Moreover,rock joint measurements and sampling for laboratory tests were conducted.The results show that the rock mass rating(RMR) and Q values have a close relation with P-wave velocity parameters,including P-wave velocity in field(V_(PF)).P-wave velocity in the laboratory(V_(PL)) and the ratio of V_(PF) V_(PL)(i.e.K_p = V_(PF)/V_(PL).However,Q value,totally,has greater correlation coefficient and less error than the RMR,In addition,rock mass parameters including rock quality designation(RQD),uniaxial compressive strength(UCS),joint roughness coefficient(JRC) and Schmidt number(RN) show close relationship with P-wave velocity.An equation based on these parameters was obtained to estimate the P-wave velocity in the rock mass with a correlation coefficient of 91%.The velocities in two orthogonal directions and the results of joint study show that the wave velocity anisotropy in rock mass may be used as an efficient tool to assess the strong and weak directions in rock mass.     

岩石钻孔原位测试技术的应用与改进

 如何确定岩体工程力学特性是工程设计中的重要问题,也是长期困扰工程界的难题。由于原位测试技术可克服室内试验扰动性及尺寸效应等缺点,逐渐发展成为一种重要的岩体力学参数取值手段。钻孔剪切试验技术近年来被广泛应用于土体现场直剪试验中,但其在岩石工程中的应用较为少见。对所引进的岩石钻孔剪切仪进行工程现场岩体钻孔剪切试验应用尝试,得到有益的试验结果。针对岩石钻孔剪切仪在工程实际应用中所存在的问题及不足,对其进行改进与完善。在此基础上,研制开发新的岩石原位测试设备--钻孔剪切弹模原位测试系统,实现同步获取岩体力学及变形参数,为岩体钻孔高效利用以及岩体工程力学参数的确定提供新的途径。     

距离判别分析法在岩体质量等级分类中的应用

将距离判别分析法应用于岩体质量等级分类问题中,建立岩体质量等级分类的距离判别分析模型,选用单轴抗压强度、岩体声波纵波速度、体积节理数、节理面粗糙度系数、节理面风化变异系数和透水性系数6项指标作为距离判别分析模型的判别因子,以工程岩体实测数据作为学习样本进行训练,建立相应线性判别函数对待判样本进行分类。研究结果表明,距离判别分析模型分类性能良好,预测精度高,回判估计的误判率很低,是岩体质量等级分类的一种有效方法,可以在实际工程中进行推广。     

福建上杭地区泥质粉砂岩风化壳的工程性质探讨

在收集、分析上杭地区白垩系沙县组（K2s）泥质粉砂岩分布区有关岩土工程勘察、设计、施工资料的基础上,分析、研究了泥质粉砂岩残积土和全风化岩层的工程性质,建立了泥质粉砂岩残积土和全风化岩层的变形模量（E0）与标准贯入试验击数（N）的经验公式,为类似岩层分布区的工程建设提供借鉴.     

The ultrasonic P-wave velocity-stress relationship of rocks and its application

When a rock sample is extracted from an underground rock mass, it is subject to unloading, which will cause changes in the physical and mechanical properties. This article describes a laboratory experiment to determine the change of P-wave velocity of rock samples during a uniaxial compression test. It was found that the P-wave velocity vs. stress curves (V-S curves) of the rock samples could reflect three stages of bulk volume deformation commonly observed in a uniaxial compression test of rocks. When the applied stress was less than σ _c (about 0.25–0.33 of the uniaxial compressive strength), the P-wave velocities increased rapidly with the increase of stress; this part of the V-S curves could be fitted with a power function. When the stress was greater than σ _c, the P-wave velocities of rock samples increased more slowly and gradually approached the peak before decreasing dramatically near failure; the V-S curves above σ _c could be fitted with a polynomial function of the second degree. During the V-S experiment, it could be also observed that the increasing rate of P-wave velocity decreased dramatically when the applied stress reached the overburden stress. An unloading index was defined as the ratio of the P-wave velocity under in situ overburden stress to the P-wave velocity at free stress and could be calculated from the measured V-S curves. Based on the calculated unloading index, the calculation of the intactness index of rock mass could be modified, and then an improvement of the basic quality (BQ) classification method of rock masses, which is used widely in China, was made.