一种隧道围岩弹性波测试方法技术

本发明专利技术涉及一种隧道围岩弹性波测试，尤其涉及一种隧道围岩弹性波测试方法。按以下步骤进行：测试原理分析→操作步骤→测试方法→注意事项。一种隧道围岩弹性波测试方法操作方法科学合理，测试准确率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种隧道围岩弹性波测试，尤其涉及一种隧道围岩弹性波测试方法。
技术介绍
现有技术没有对隧道围岩弹性波测试方法作详细的技术分析，无法全方位隧道围岩弹性波进行测试，导致工程无法预估。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种结构紧凑，操作步骤科学合理的一种隧道围岩弹性波测试方法。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种隧道围岩弹性波测试方法，按以下步骤进行：(一)、测试原理分析：围岩弹性波测试的原理是通过锤击的方式在岩土体上产生的波，波将以锤击点为中心沿岩土体表面向空间扩散，可在距离锤击点一定距离范围内等间距地设置若干纵、横波检波器，用于接收各检波点的纵、横波传播数据，记录直达波从激发到接收所用时间，并绘制相应时态曲线；通过分析波动时态曲线图形，可计算波在隧道围岩传播的纵波速度和横波速度，并根据纵、横波速度计算岩土体的完整系数及风化系数相关参数，从而为优化设计参数、指导现场施工提供技术支撑；(二)、操作步骤：隧道围岩弹性波测试通常可使用综合工程检测仪或工程地震仪，现场进行围岩弹性波测试时，其他还需配备触发系统、铁锤、检波器及电缆相关辅助设施；2.1操作方法：2.1.1第一步：应将检波器埋设于岩体表面，可用生石膏适量，加入水进行调和至粘稠状的熟石膏，将熟石膏粘附于围岩的岩体上，使其能很好的耦合在一起；各个检波器埋设的环境条件应尽量保持一致，同时检波器的正负极需要正确的连接，注意连接夹应接触良好，不能接地，也不能出现短路情况；2.1.2第二步：将触发线及电缆线连接到仪器各自相应的接口上；如果使用外接电源，应先把专用电源线连接到仪器的电源接口上，然后仔细检查电瓶的型号及电源正负极，根据电源线的正负极标示正确的连接电瓶的正负极；2.1.3第三步：再一次检查全部外部连接线，确认正确无误后，打开仪器电源开关；此时仪器通过自检，进入主菜单，可以根据提示设置测线号、检波点、激发点相关测线参数以及采样时间、记录长度相关记录参数；2.1.4第四步：接下来进入背景监视状态，此时可以观察背景干扰；当确认仪器及背景干扰处于正常状态后，即可进入触发状态；2.1.5第五步：当仪器触发后，应先预存盘，初步检查记录质量，如果记录正常，则记录可以存盘；否则取消记录，发出重新触发的指令，直至记录正常时存盘；2.2仪器率定：每年应定期将检测仪送往具备相应资质的检定单位进行率定，确保其在有效期内使用，通常检定有效期为一年。2.3仪器检查与保养维护：良好的仪器工作状态是现场测试成功的重要保障，因此日常定期的仪器检查与科学的保养维护就显得非常的重要，应做到以下几点：2.3.1仪器的检查：2.3.1.1测试技术人员应于每个项目开始前检查仪器设备，包括：道间感应水平、各通道一致性、放大倍率的一致性，并进行相应记录和存档；2.3.1.2每次使用仪器设备工作前，都务必进行各通道的一致性检查，需确保其保持一致，否则人工调整一致；2.3.1.3测试技术人员在工作中，如果发现仪器有不正常现象，电源无法启闭、信号不稳定、无法接受时，应立即停止工作，同时报现场技术负责人或技术主管进行检修，并提交检修前后的记录以便进行整理分析；2.3.2仪器的保养维护：2.3.2.1测试技术人员在仪器设备操作使用前应严格进行相应培训与考核，只有通过相应培训及考核合格方能对其进行保养维护；2.3.2.2严禁不熟悉仪器操作规程、性能、原理构造的人员擅自拆修仪器，对由此造成的损害应由相关人员进行承担；2.3.2.3仪器设备应存放于设备室，并放置在干燥处，并采取必要的防潮、防尘措施，配带电源的仪器应定期充电，使其保证充足的电量以满足工作需要；当仪器设备需要外借使用时，应做好领用记录及归还记录；2.3.2.4仪器设备每次使用完毕应由测试技术操作人员擦拭干净，小心轻放，做好入库归还记录，并由设备管理员进行检查是否完好；检波器应使正负夹子相连，形成回路；2.3.2.5当仪器设备需要长途运输使用时，运输过程中应有防震措施，如仪器设备周围增设塑料泡沫相关软性材料填充或包裹；2.3.2.6检查或维修时应详细填写记录，包括日期、天气、检查或维修部件、状态性能描述、主检人、复核人；2.3.2.7对于蓄电池应按有关说明书做好维护工作；2.4主要技术要求：2.4.1放大器一致性检查时，各道之间的相位差应不超过0.5ms，振幅差不超过5％；2.4.2道间感应幅度应小于3％；2.4.3取最大增益时，内部噪音幅度应小于0.5mm；2.4.4检波器的固有频率漂移应不大于5％，灵敏度差变化不大于0.5ms，绝缘电阻应大于15MΩ；2.4.5各记录道一致性检查时，各道波形应相似，各道间的振幅差不大于10％；(三)、测试方法：测试方法包括测试前准备工作、现场测试及测试后分析处理相关内容；测试前准备包括收集资料、设备准备、现场处理及系统布置；现场测试包括测试目的、原则及测试主要工作；测试后分析处理包括记录数据的分析处理、绘制时态曲线、岩土体纵横波速的计算；3.1测试前准备：当接受项目任务后，首先应认真阅读任务单或工作大纲要求，需全面了解该任务的具体要求，同时结合现场实际情况提出有针对性的方案，并同相关主管负责人沟通，最终制定出可行的测试方案。其次当任务接受后，就应开始着手以下准备工作：3.1.1收集资料:3.1.1.1合同文书、任务单、委托单、测试工作大纲或测试方案相关资料；3.1.1.2隧洞横断面及纵断面布置图，或测试区域分布图；3.1.1.3隧洞洞口黄海高程及坐标；3.1.1.4区域地质岩性资料，隧道围岩地质描述相关情况；3.1.1.5以往相关测试成果资料；3.1.2设备准备：测试技术人员根据有关要求领取仪器设备，包括工程地震仪、检波器、电子触发器、电瓶、电缆线、铁锤、毛刷、石膏粉、皮尺、照明设备及有关工具；3.1.3岩体表面处理：围岩弹性波测试前通常应对岩体表面进行以下处理：3.1.3.1清理岩体表面松散堆积体，清洗表面岩粉，局部用毛刷进行清扫；3.1.3.2现场进行标注或核对桩号；3.1.3.3根据现场情况，确定测试上游或下游洞壁位置，并进行标记；3.1.4布置观测系统3.1.4.1测系统应根据任务要求确定，应确保在所有记录上有效波能连续追踪对比；3.1.4.2纵、横波测试均宜采用相对时态曲线观测系统；点距宜采用0.5～1m，若排列较长或能量衰减较快时，排列中间应补充激发点；3.1.4.3检波器应埋设在岩性发生加大变化处，或构造破碎带的两端，检波点距可根据现场测量确定；3.2现场测试：3.2.1测试目的及原则：3.2.1.1测试目的：隧道围岩弹性波测试外业工作开展前，必须首先开展试测工作，从而达到以下目的：(1)了解松动圈范围及厚度，从而确定纵、横波最佳锤检距；(2)了解纵、横波的衰减变化规律，确定观测系统的布置方法；(3)熟悉测试区有效波和干扰波特征，确定所采取的滤波方法；3.2.1.2测试原则：(1)现场测试工作以获得有效的、可靠的纵、横波记录为首要原则；(2)测试过程中如遇到局部地段记录质量变坏或其它因素影响，应再进行现场测试工作，以重新确定观测系统和仪器参数的设定；3.2.2现场测试工作：3.2.2.1技术工作交底：项目负责人或技术负责人应根据前期所搜集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道围岩弹性波测试方法，其特征在于，按以下步骤进行：(一)、测试原理分析：围岩弹性波测试的原理是通过锤击的方式在岩土体上产生的波，波将以锤击点为中心沿岩土体表面向空间扩散，可在距离锤击点一定距离范围内等间距地设置若干纵、横波检波器，用于接收各检波点的纵、横波传播数据，记录直达波从激发到接收所用时间，并绘制相应时态曲线；通过分析波动时态曲线图形，可计算波在隧道围岩传播的纵波速度和横波速度，并根据纵、横波速度计算岩土体的完整系数及风化系数相关参数，从而为优化设计参数、指导现场施工提供技术支撑；(二)、操作步骤：隧道围岩弹性波测试通常可使用综合工程检测仪或工程地震仪，现场进行围岩弹性波测试时，其他还需配备触发系统、铁锤、检波器及电缆相关辅助设施；2.1操作方法：2.1.1第一步：应将检波器埋设于岩体表面，可用生石膏适量，加入水进行调和至粘稠状的熟石膏，将熟石膏粘附于围岩的岩体上，使其能很好的耦合在一起；各个检波器埋设的环境条件应尽量保持一致，同时检波器的正负极需要正确的连接，注意连接夹应接触良好，不能接地，也不能出现短路情况；2.1.2第二步：将触发线及电缆线连接到仪器各自相应的接口上；如果使用外接电源，应先把专用电源线连接到仪器的电源接口上，然后仔细检查电瓶的型号及电源正负极，根据电源线的正负极标示正确的连接电瓶的正负极；2.1.3第三步：再一次检查全部外部连接线，确认正确无误后，打开仪器电源开关；此时仪器通过自检，进入主菜单，可以根据提示设置测线号、检波点、激发点相关测线参数以及采样时间、记录长度相关记录参数；2.1.4第四步：接下来进入背景监视状态，此时可以观察背景干扰；当确认仪器及背景干扰处于正常状态后，即可进入触发状态；2.1.5第五步：当仪器触发后，应先预存盘，初步检查记录质量，如果记录正常，则记录可以存盘；否则取消记录，发出重新触发的指令，直至记录正常时存盘；2.2仪器率定：每年应定期将检测仪送往具备相应资质的检定单位进行率定，确保其在有效期内使用，通常检定有效期为一年。2.3仪器检查与保养维护：良好的仪器工作状态是现场测试成功的重要保障，因此日常定期的仪器检查与科学的保养维护就显得非常的重要，应做到以下几点：2.3.1仪器的检查：2.3.1.1测试技术人员应于每个项目开始前检查仪器设备，包括：道间感应水平、各通道一致性、放大倍率的一致性，并进行相应记录和存档；2.3.1.2每次使用仪器设备工作前，都务必进行各通道的一致性检查，需确保其保持一致，否则人工调整一致；2.3.1.3测试技术人员在工作中，如果发现仪器有不正常现象，电源无法启闭、信号不稳定、无法接受时，应立即停止工作，同时报现场技术负责人或技术主管进行检修，并提交检修前后的记录以便进行整理分析；2.3.2仪器的保养维护：2.3.2.1测试技术人员在仪器设备操作使用前应严格进行相应培训与考核，只有通过相应培训及考核合格方能对其进行保养维护；2.3.2.2严禁不熟悉仪器操作规程、性能、原理构造的人员擅自拆修仪器，对由此造成的损害应由相关人员进行承担；2.3.2.3仪器设备应存放于设备室，并放置在干燥处，并采取必要的防潮、防尘措施，配带电源的仪器应定期充电，使其保证充足的电量以满足工作需要；当仪器设备需要外借使用时，应做好领用记录及归还记录；2.3.2.4仪器设备每次使用完毕应由测试技术操作人员擦拭干净，小心轻放，做好入库归还记录，并由设备管理员进行检查是否完好；检波器应使正负夹子相连，形成回路；2.3.2.5当仪器设备需要长途运输使用时，运输过程中应有防震措施，如仪器设备周围增设塑料泡沫相关软性材料填充或包裹；2.3.2.6检查或维修时应详细填写记录，包括日期、天气、检查或维修部件、状态性能描述、主检人、复核人；2.3.2.7对于蓄电池应按有关说明书做好维护工作；2.4主要技术要求：2.4.1放大器一致性检查时，各道之间的相位差应不超过0.5ms，振幅差不超过5％；2.4.2道间感应幅度应小于3％；2.4.3取最大增益时，内部噪音幅度应小于0.5mm；2.4.4检波器的固有频率漂移应不大于5％，灵敏度差变化不大于0.5ms，绝缘电阻应大于15MΩ；2.4.5各记录道一致性检查时，各道波形应相似，各道间的振幅差不大于10％；(三)、测试方法：测试方法包括测试前准备工作、现场测试及测试后分析处理相关内容；测试前准备包括收集资料、设备准备、现场处理及系统布置；现场测试包括测试目的、原则及测试主要工作；测试后分析处理包括记录数据的分析处理、绘制时态曲线、岩土体纵横波速的计算；3.1测试前准备：当接受项目任务后，首先应认真阅读任务单或工作大纲要求，需全面了解该任务的具体要求，同时结合现场实际情况提出有针对性的方案，并同相关主管负责人沟通，最终制定出可行的测试方案。其次当...

【技术特征摘要】
1.一种隧道围岩弹性波测试方法，其特征在于，按以下步骤进行：(一)、测试原理分析：围岩弹性波测试的原理是通过锤击的方式在岩土体上产生的波，波将以锤击点为中心沿岩土体表面向空间扩散，可在距离锤击点一定距离范围内等间距地设置若干纵、横波检波器，用于接收各检波点的纵、横波传播数据，记录直达波从激发到接收所用时间，并绘制相应时态曲线；通过分析波动时态曲线图形，可计算波在隧道围岩传播的纵波速度和横波速度，并根据纵、横波速度计算岩土体的完整系数及风化系数相关参数，从而为优化设计参数、指导现场施工提供技术支撑；(二)、操作步骤：隧道围岩弹性波测试通常可使用综合工程检测仪或工程地震仪，现场进行围岩弹性波测试时，其他还需配备触发系统、铁锤、检波器及电缆相关辅助设施；2.1操作方法：2.1.1第一步：应将检波器埋设于岩体表面，可用生石膏适量，加入水进行调和至粘稠状的熟石膏，将熟石膏粘附于围岩的岩体上，使其能很好的耦合在一起；各个检波器埋设的环境条件应尽量保持一致，同时检波器的正负极需要正确的连接，注意连接夹应接触良好，不能接地，也不能出现短路情况；2.1.2第二步：将触发线及电缆线连接到仪器各自相应的接口上；如果使用外接电源，应先把专用电源线连接到仪器的电源接口上，然后仔细检查电瓶的型号及电源正负极，根据电源线的正负极标示正确的连接电瓶的正负极；2.1.3第三步：再一次检查全部外部连接线，确认正确无误后，打开仪器电源开关；此时仪器通过自检，进入主菜单，可以根据提示设置测线号、检波点、激发点相关测线参数以及采样时间、记录长度相关记录参数；2.1.4第四步：接下来进入背景监视状态，此时可以观察背景干扰；当确认仪器及背景干扰处于正常状态后，即可进入触发状态；2.1.5第五步：当仪器触发后，应先预存盘，初步检查记录质量，如果记录正常，则记录可以存盘；否则取消记录，发出重新触发的指令，直至记录正常时存盘；2.2仪器率定：每年应定期将检测仪送往具备相应资质的检定单位进行率定，确保其在有效期内使用，通常检定有效期为一年。2.3仪器检查与保养维护：良好的仪器工作状态是现场测试成功的重要保障，因此日常定期的仪器检查与科学的保养维护就显得非常的重要，应做到以下几点：2.3.1仪器的检查：2.3.1.1测试技术人员应于每个项目开始前检查仪器设备，包括：道间感应水平、各通道一致性、放大倍率的一致性，并进行相应记录和存档；2.3.1.2每次使用仪器设备工作前，都务必进行各通道的一致性检查，需确保其保持一致，否则人工调整一致；2.3.1.3测试技术人员在工作中，如果发现仪器有不正常现象，电源无法启闭、信号不稳定、无法接受时，应立即停止工作，同时报现场技术负责人或技术主管进行检修，并提交检修前后的记录以便进行整理分析；2.3.2仪器的保养维护：2.3.2.1测试技术人员在仪器设备操作使用前应严格进行相应培训与考核，只有通过相应培训及考核合格方能对其进行保养维护；2.3.2.2严禁不熟悉仪器操作规程、性能、原理构造的人员擅自拆修仪器，对由此造成的损害应由相关人员进行承担；2.3.2.3仪器设备应存放于设备室，并放置在干燥处，并采取必要的防潮、防尘措施，配带电源的仪器应定期充电，使其保证充足的电量以满足工作需要；当仪器设备需要外借使用时，应做好领用记录及归还记录；2.3.2.4仪器设备每次使用完毕应由测试技术操作人员擦拭干净，小心轻放，做好入库归还记录，并由设备管理员进行检查是否完好；检波器应使正负夹子相连，形成回路；2.3.2.5当仪器设备需要长途运输使用时，运输过程中应有防震措施，如仪器设备周围增设塑料泡沫相关软性材料填充或包裹；2.3.2.6检查或维修时应详细填写记录，包括日期、天气、检查或维修部件、状态性能描述、主检人、复核人；2.3.2.7对于蓄电池应按有关说明书做好维护工作；2.4主要技术要求：2.4.1放大器一致性检查时，各道之间的相位差应不超过0.5ms，振幅差不超过5％；2.4.2道间感应幅度应小于3％；2.4.3取最大增益时，内部噪音幅度应小于0.5mm；2.4.4检波器的固有频率漂移应不大于5％，灵敏度差变化不大于0.5ms，绝缘电阻应大于15MΩ；2.4.5各记录道一致性检查时，各道波形应相似，各道间的振幅差不大于10％；(三)、测试方法：测试方法包括测试前准备工作、现场测试及测试后分析处理相关内容；测试前准备包括收集资料、设备准备、现场处理及系统布置；现场测试包括测试目的、原则及测试主要工作；测试后分析处理包括记录数据的分析处理、绘制时态曲线、岩土体纵横波速的计算；3.1测试前准备：当接受项目任务后，首先应认真阅读任务单或工作大纲要求，需全面了解该任务的具体要求，同时结合现场实际情况提出有针对性的方案，并同相关主管负责人沟通，最终制定出可行的测试方案。其次当任务接受后，就应开始着手以下准备工作：3.1.1收集资料:3.1.1.1合同文书、任务单、委托单、测试工作大纲或测试方案相关资料；3.1.1.2隧洞横断面及纵断面布置图，或测试区域分布图；3.1.1.3隧洞洞口黄海高程及坐标；3.1.1.4区域地质岩性资料，隧道围岩地质描述相关情况；3.1.1.5以往相关测试成果资料；3.1.2设备准备：测试技术人员根据有关要求领取仪器设备，包括工程地震仪、检波器、电子触发器、电瓶、电缆线、铁锤、毛刷、石膏粉、皮尺、照明设备及有关工具；3.1.3岩体表面处理：围岩弹性波测试前通常应对岩体表面进行以下处理：3.1.3.1清理岩体表面松散堆积体，清洗表面岩粉，局部用毛刷进行清扫；3.1.3.2现场进行标注或核对桩号；3.1.3.3根据现场情况，确定测试上游或下游洞壁位置，并进行标记；3.1.4布置观测系统3.1.4.1测系统应根据任务要求确定，应确保在所有记录上有效波能连续追踪对比；3.1.4.2纵、横波测试均宜采用相对时态曲线观测系统；点距宜采用0.5～1m，若排列较长或能量衰减较快时，排列中间应补充激发点；3.1.4.3检波器应埋设在岩性发生加大变化处，或构造破碎带的两端，检波点距可根据现场测量确定；3.2现场测试：3.2.1测试目的及原则：3.2.1.1测试目的：隧道围岩弹性波测试外业工作开展前，必须首先开展试测工作，从而达到以下目的：(1)了解松动圈范围及厚度，从而确定纵、横波最佳锤检距；(2)了解纵、横波的衰减变化规律，确定观测系统的布置方法；(3)熟悉测试区有效波和干扰波特征，确定所采取的滤波方法；3.2.1.2测试原则：(1)现场测试工作以获得有效的、可靠的纵、横波记录为首要原则；(2)测试过程中如遇到局部地段记录质量变坏或其它因素影响，应再进行现场测试工作，以重新确定观测系统和仪器参数的设定；3.2.2现场测试工作：3.2.2.1技术工作交底：项目负责人或技术负责人应根据前期所搜集资料及初步方案最终确定现场测试工作方案，同上召集全体测试技术人员交代工作布置要求，提出注意事项，让全体人员明确工作方法及各自职责，从而达到有效开展工作的目的；3.2.2.2仪器设备的检查：现场包括仪器和检波器的检查；根据仪器检查的有关规定，在每次开展测试工作前应检查仪器的完好性，对检波器一致性进行检查，并保存相关记录；按以下程序检查检波器的一致性：将所有检波器集中埋设在一定范围内，尽量确保各检波器埋设条件应一致，在埋设范围的3m以外锤击激发，此时可以检查各检波道记录，各检波道记录应符合有关规定；3.2.2.3检波器埋置：(1)检波器埋设位置应准确，各检波器间距误差控制在1％内，且埋置条件应力求一致；(2)测试纵波与横波的检波器应分别埋设，不应埋设在一起；(3)当测试纵波时，检波器的振动轴向应与测线平行；(4)当测试横波时，检波器的振动轴向应与测线垂直；(5)根据纵、横波的传播特征埋设检波器；(6)检波器宜用熟石膏进行固定，且检波器应埋设牢固，并防止漏电、短路或接触不良；3.2.2.4震源激发：(1)锤击点的应根据观测系统布置特点进行选择；(2)激发纵波时，锤检距离一般为1～2m，激发横波时，锤检距离一般为2～4m；(3)锤击点应选择相对结实、坚硬、平整的位置进行；(4)锤击方向应与检波器埋设方向和激发波的类型相符；(5)记录质量不理想，应选择不同锤击点多次激发或叠加，直至选取到理想的记录；3.2.2.5现场测试参数选取：(1)根据操作界面中菜单提示，依次输入工地、日期、天气、检测人员、位置、锤击点桩号、检波点起止桩号相关信息；(2)根据触发灵敏度选择触发水平；(3)首先估算最大初至时间，以此确定采样间隔和记录长度；通常采样间隔宜取较小值，有利于提高计时精度；(4)为便于波形对比，最大初至时间宜小于该记录长度的2/3；(5)一般无须使用延时；3.2.2.6现场测试：(...

【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，
申请(专利权)人：杭州杭浙检测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33