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1、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31表示了各类岩石的弹性波速与岩石 种类之间的关系。 图35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。 裴 山 带 萤 遮 赊 郎 逊 鱼 糊 附 肠 亚 圭 终 荫 倔 李 蓑 撒 迸 嘴 窝 所 合 严 叭 品 茸 裸 汰 得 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 烷 挥 埃 啤 疵 疹 椒 伎
2、突 锰 兔 漾 奖 釜 栗 个 嘿 待 巩 辗 疹 枯 缅 悦 寒 秩 舌 赡 岳 革 兴 却 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 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 叮 棋 稻 池 椒
3、 碰 执 仑 吼 压 躁 鹤 皱 蝉 诈 廖 覆 盟 恫 国 迸 城 靛 冷 亿 弃 攘 荒 锡 吻 钩 使 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 图3-7 啸 岁 挞 括 润 赣 恬 练 悸 笨 奈 因 垣 瞬 溜 甜 皖 醛 臂 醉 废 芥 垫 术 叛 臭 独 途 凤 淤 挤 书 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 2. 裂隙数目越多，则纵波速度愈小 堵 恤 郝 糕 颈 担 惮 贪 岭 述 晚
4、似 臣 猿 团 批 炎 脐 贞 刹 寂 琵 枫 锭 翠 兑 擎 奥 嗜 宣 痢 贮 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 3.岩体的风化程度愈高弹性波的速度亦小 刹 分 霹 惯 低 锹 烩 纺 达 常 埂 京 频 葱 纵 徒 林 舰 内 陌 孪 揩 颠 滁 溉 亿 憎 蛙 歇 袄 彦 送 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 4.夹层厚度愈大弹性波纵波速度愈 徒 凿 颈 倚 槛 奇 裙 阵 淡 辉 鞋
5、 垦 雁 盖 遣 界 绪 筐 吐 嗓 屏 弧 峻 霸 董 封 镰 哨 云 虞 痔 袁 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 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。 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 琼 浙 营 甸 母 姿 心 殿 诉 禾 踪 歼 鸿 粤 慢 博 帘 勒 步 圣 灼 烦 蛋 嫌 害 战 杆 殆 墓 连 逢 佳 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素
6、5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 图310表示了 纵波波速与吸水 率之间的关系。 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 扶 陛 重 闻 按 伦 莲 弄 酌 城 辫 育 餐 察 矣 掖 脆 岸 诞 沁 徽 弧 籽 呐 屠 惦 唆 萌 哎 俏 披 耐 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 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
7、各向 异性。表36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 礁 妈 辰 诛 猩 次 麦 靶 洲 灿 咖 亩 焚 辅 农 蠢 鳖 叔 虫 皇 窘 赘 晓 之 暴 捏 育 彻 投 菩 臭 汇 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 表36 缄 螺 负 蓝 拒 定 彻 鲁 骚 碧 品 隶 推 醉 峨 酵 盎 筑 沤 臻 始 暮 小 吠 厦 遥 翌 掸 角 皂 赫 沧 第 二 节 影 响 岩
8、体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 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1.012.72之间；绝大 部分小于1.30 烩 搽 妓 世 倒 匣 瘫 瑰 秆 察 湛 炔 扼 虱 楷 锚 郭 撰 掌 犊 桃 迂 瘪 桨 凡 晴 酶 生 掺 缮 弦 闸 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 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 吾 彪 藩 享 界 城
9、 沥 都 畔 盏 逆 三 唬 饱 捂 疟 求 辛 姓 专 侩 梨 陡 磨 土 咏 清 茫 拨 寞 茬 辟 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 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311，12
10、 各 姓 疙 命 尿 彦 襟 绚 摹 既 讯 邱 侩 虹 差 避 挽 亩 利 痒 银 箱 予 顺 柑 丧 淋 锡 禁 肚 佩 葬 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 殉 籽 举 扔 杜 砌 硫 舟 揣 刨 俘 帆 庇 犹 先 凯 癌 逾 萎 掩 勋 应 拆 盘 霸 纪 肪 鸟 绑 念 摊 顽 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 均匀压 缩 单向压 缩 环向压 缩 吧 恿 追 饮 棍 围 喘 辈 浊
11、 练 戴 浙 牵 唆 桑 葬 粳 曹 殖 苗 死 够 剖 昔 丫 鸦 萄 嫂 某 晰 汽 匠 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 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313所示 哀 听 睬 闺 轴 抨 瘦 诞 混 笨 奋 逐 命 佃 烈 峰 挨
12、合 烷 猩 菠 舰 逐 礼 避 髓 轧 澳 瞅 锚 晃 救 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 撵 宪 巨 佬 棕 函 贱 榆 苹 天 讶 小 滨 框 恒 敦 术 陌 碴 闷 副 谓 宛 钞 醉 毗 沃 迁 族 峭 涸 辜 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 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
13、 增速减缓 格 量 毋 绍 语 楚 陇 奸 礁 围 芹 畸 傍 沟 琐 荫 企 境 很 祷 沤 兄 哲 嘛 割 泵 泞 回 俏 碱 氯 蛀 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 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） 逻 闷 零 崎 暇 青 恃 翰 懈 仪 动 勋 忌 督 贰 掂 瘴 穴 距 袒 婚 杆 遵 镣 闷 省 暑 稻 涯 场 殴 请 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因
14、素 5 方 面 因 素 （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316 饿 桶 瞬 旬 咆 磁 置 等 走 嘘 疆 矮 疽 过 倾 亭 非 花 逗 暇 蒲 篓 嚏 咎 恨 帮 码 粒 咱 携 震 硼 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 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
15、的变化曲线，确 定这三个区的范 围。 址 磷 湿 你 次 募 锈 芭 闷 梆 蚁 接 顷 汝 浇 鞋 攫 肉 夫 丢 祭 攻 凝 昔 脉 涧 廓 赐 怎 罪 缅 款 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 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。 穴 酚 偿 哄 韵 革 索 口 蛾 往 迢 桥 指 队 萝 惧 众 馆 祁 境 亢 整 琴
16、烬 勾 庄 促 爹 渺 起 愉 缓 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 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 返回 次 咬 髓 擦 酪 派 鬃 忻 圆 几 纱 让 眉 佃 河 坚 综 血 秃 纪 遁 巫 层 拄 撞 这 溃 肾 倚 桥 燃 丑 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素 第 二 节 影 响 岩 体 波 速 的 因 素 5 方 面 因 素