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基于超声波技术的岩体稳定性研究

沈志华  
【摘要】:声波衰减是研究岩石能量吸收性质的主要方法,它与岩石内部微裂纹及其变化有着密切联系,是岩石领域需要深入研究的课题之一。本人在分析前人研究成果的基础上,组建了一套单轴压缩岩石裂纹扩张声波衰减测量系统,编制了数据处理程序,采用脉冲传播和频谱比例测量方法,对完整和含模拟弱面花岗岩试件,进行了衰减与裂纹扩张性质的实验研究,取得了有价值的数据。 实验结果表明:压致性张裂与剪切滑移对岩石声波Qp变化具有不同的影响效应。开始Qp随压力增加逐渐增大,当压力达到一定值时,Qp转为减小。岩石破坏前,压致性张裂Qp出现渐变性下降,而剪切滑移Qp则无较大变化,破坏时发生突变。 对声波在岩石中传播的衰减机制进行了讨论,认为矿物颗粒边界和微裂纹表面的粘滞性摩擦,以及宏观裂纹的散射效应是引起声波衰减的主要机制。 在应用方面,对岩体声波测量系统作了改进,对石膏夹层混凝土大型试件进行了检测。结果表明:系统基本满足矿山岩体声学性能测试的要求,适应于围岩松动范围,以及坝基较弱夹层的波速与衰减测量。


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