[发明专利]隧道围岩岩体弹性波速度的探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道工程或地下隧道工程勘察领域，尤其涉及一种隧道围岩岩体弹性波速度的探测方法。

背景技术

在铁路、公路和水利工程建设中越来越多地采用了隧道等地下工程。隧道等地下工程勘察期间要对隧道围岩进行勘察。

目前，对隧道围岩进行外业勘察时，主要采用地质测绘和钻探等手段，以确定隧道围岩的岩性、结构、完整状态及其稳定性等基本因素，应用时会受到具体勘探人员的经验状况及野外勘察工作条件的局限性的影响，缺乏围岩岩体的物理力学数据等定量指标，因而，使得勘探的结果与实际情况产生了一定的误差，进而影响了隧道围岩岩体级别的准确划分。

因此，有必要提供一种隧道围岩岩体弹性波速度的探测方法克服上述缺陷，以获得围岩岩体的弹性波速度等定量指标，使划分的围岩级别更准确，进而提高隧道施工的安全性，节省隧道的建设投资。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道围岩岩体弹性波速度的探测方法，能准确测量出勘察或待施工的隧道的围岩岩体中弹性波的速度，从而使隧道围岩级别划分更准确，进而提高隧道的勘探质量和隧道施工的安全性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种隧道围岩岩体弹性波速度的探测方法，包括如下步骤：(1)通过检波器获取布置在测线上的第一炮点和第二炮点的弹性波时距曲线以及位于第一炮点和第二炮点之间的第三炮点和第四炮点的弹性时距曲线；(2)计算第一炮点的弹性波时距曲线和第三炮点的弹性波时距曲线的平行段之间的时间差得到第一差值，并计算第二炮点的弹性波时距曲线与第四炮点的弹性波时距曲线的平行段之间的时间差得到第二差值；(3)根据公式计算互换时间，其中，T为互换时间，t1为当第一炮点激发产生弹性波时，位于第四炮点的检波器接收到折射波的时间，Δ2为第二差值，t2为当第二炮点激发产生弹性波时，位于第三炮点的检波器接收到折射波的时间，Δ1为第一差值；(4)根据第一炮点的弹性波时距曲线、第二炮点的弹性波时距曲线和互换时间计算差数时间，对差数时间进行线性拟合生成差数时距曲线，并根据差数时距曲线的斜率获得弹性波速度。

较佳地，所述步骤(1)之前还包括：(11)在勘察隧道的山体上设置测线，在测线上布置多个检波器，在多个检波器的两端布置第三炮点和第四炮点，在测线两端的延长线上布置第一炮点和第二炮点，并满足位于第三炮点的检波器接收第一炮点激发产生的初至弹性波为折射波且位于第四炮点的检波器接收第二炮点激发产生的初至弹性波为折射波。可理解地，这样设置的第一炮点和第三炮点之间的距离以及第二炮点和第四炮点之间的距离均满足大于盲区，即保证了由第一炮点和第二炮点构成的大相遇观测系统能全部接收围岩的折射波，从而保证得到全排列的岩层弹性波速度。

较佳地，第三炮点和第四炮点之间的距离为115米，第三炮点和第四炮点之间检波器的数量为24个。

较佳地，所述步骤(1)具体为：当第一炮点、第二炮点、第三炮点和第四炮点分别激发产生弹性波时，多个检波器分别测量弹性波到达各自检波器的时间，分别生成第一炮点的弹性波时距曲线、第二炮点的弹性波时距曲线、第三炮点的弹性波时距曲线和第四炮点的弹性波时距曲线。

较佳地，所述步骤(4)具体为：(41)根据公式Q(x)＝T₁(x)-T₂(x)+T计算差数时间，其中，x为检波器对应的排列序号，Q(x)为差数时间，T₁(x)为当第一炮点激发产生弹性波时，多个检波器分别接收到弹性波的时间，T₂(x)为当第二炮点激发产生弹性波时，多个检波器分别接收到弹性波的时间，T为互换时间，并对差数时间进行线性拟合生成差数时距曲线；(42)计算差数时距曲线的斜率，根据公式V_j＝2k计算弹性波速度，其中，V_j为弹性波速度，k为差数时距曲线的斜率。