岩体波动参数的测试及动静力学参数的综合应用
岩石动静力学参数的试验研究
表 1 静态测试系统标定 ( 45# 钢)
Table 1 Ca l ibra tion of sta tic m ea surem en t system ( 45# steel)
轴向应力 M Pa 泊松比 杨氏模量 105M Pa
3 数据处理和实验结果
3. 1 计算公式
据广义虎克定律 Ε x = Ε y =
图 3 试验程序
F ig. 3 Exp eri m en ta l p rogram
Ρx
E
( Ρy + Ρz ) - Μ
E
Ρy
E
( Ρz + Ρx ) - Μ
E
Ε z =
Ρz
E
( Ρx + Ρy ) - Μ
E
本试验中, Ρx = Ρy = P c , Ε , 因此有 x = Ε y = Ε Η
( 石油大学石油工程系 东营 257062) ( 石油物探局 氵 豕州 072751)
摘要 在三轴应力下对砂、泥岩等岩芯 ( 干岩样) 进行了岩石力学参数的动、静态同步测试, 并对动静态弹性参数进行了线性回归。结果表明: 岩石的动静态杨氏模量之间存在较好的相 关性, 而动静态泊松比之间的关系不明显, 该项研究为岩石的声学性质在石油工程中的应用 提供了实验依据。 关键词 弹性参数, 杨氏模量, 泊松比, 实验研究, 动静态测试
E s = 0. 74E d -
0. 082 ( 104 M Pa ) (R = 0. 84, N = 342)
lg E s = 0. 22 + 0. 77 lg E d ( Θ E d ) (R = 0. 96, N = 76)
复杂节理岩体力学参数尺寸效应及工程应用研究
复杂节理岩体力学参数尺寸效应及工程应用研究一、本文概述随着岩石力学的深入研究和工程应用的广泛拓展，复杂节理岩体的力学特性及其在工程实践中的应用逐渐成为研究的热点。
复杂节理岩体作为一种典型的非均质、非连续介质，其力学参数的尺寸效应研究对于理解岩体的宏观力学行为、预测工程岩体的稳定性以及优化工程设计具有重要的理论价值和实际意义。
本文旨在探讨复杂节理岩体力学参数的尺寸效应，分析其在不同尺度下的变化规律，并结合工程实例，研究这些规律在工程中的应用价值。
本文首先对复杂节理岩体的基本特征进行分类和概述，明确节理网络对岩体整体力学性能的影响。
随后，通过理论分析、室内试验和数值模拟等手段，系统研究复杂节理岩体力学参数随尺寸变化的规律，揭示尺寸效应的内在机制。
在此基础上，结合具体的工程案例，分析复杂节理岩体力学参数尺寸效应在工程中的应用，提出针对性的工程优化建议。
本文的研究不仅有助于深化对复杂节理岩体力学行为的认识，也为工程实践提供了科学的理论支撑和实践指导。
二、复杂节理岩体基本特性分析复杂节理岩体是一种典型的非均质、不连续、非线性的地质介质，其力学行为受到节理网络、节理填充物、岩石基质以及外部应力条件等多重因素的影响。
这些因素共同决定了复杂节理岩体的基本特性，如强度、变形、破坏模式等，这些特性又进一步影响了岩体的尺寸效应及工程应用。
节理网络的存在使得岩体的整体强度显著降低。
节理的存在相当于在岩体中引入了大量的弱面，使得岩体在受力时容易在这些弱面上发生破坏。
节理网络的复杂性也决定了岩体的破坏模式并非简单的单一模式，而是可能呈现出多种破坏模式并存的复杂状态。
节理填充物对岩体力学特性的影响不容忽视。
填充物的性质、分布和状态等都会对岩体的强度、变形和破坏模式产生影响。
例如，当填充物为软弱物质时，岩体的强度会明显降低；而当填充物具有一定的强度时，岩体的强度可能会得到一定程度的提升。
岩石基质的性质也是决定复杂节理岩体力学特性的重要因素。
岩石力学参数测定方法的研究与应用
岩石力学参数测定方法的研究与应用岩石力学参数是评估岩石力学性质的重要指标之一，它对于岩石工程的设计和施工具有至关重要的作用。
目前，岩石力学参数测定方法不断发展和完善，包括实验室试验、数值模拟以及现场测试等不同方法，这些方法都有其独特的优势和适用范围。
实验室试验实验室试验是最常见和广泛使用的岩石力学参数测定方法，它包括了许多标准试验和非标准试验。
其中，最常见的标准试验包括单轴压缩试验、三轴压缩试验、拉伸试验、剪切试验以及动态强度试验等。
单轴压缩试验是最简单和快速的试验之一，它可以得到岩石的抗压强度、弹性模量和泊松比等参数。
三轴压缩试验不仅可以得到压缩强度和剪切强度，还可以得到断裂面的取向和形态，这对于断裂机制的研究很有意义。
拉伸试验可以得到岩石的抗拉强度和弹性模量等参数，但是它比较复杂，需要特殊的设备和技术。
剪切试验是最能反映实际工程中的剪切破坏模式和承载力的试验之一，它可以得到剪切强度和岩石切线模量等参数。
动态强度试验是在高速冲击或爆炸荷载下进行，它能够得到岩石在动态负荷下的强度和变形性质，对于岩石爆炸冲击和地震等应变率较高的力学问题具有重要的意义。
虽然实验室试验可以得到较为精确的岩石力学参数，但是它在应用中存在一些局限性。
首先，实验室试验具有人为选择样品的局限性，无法全面反映岩石围压、自重和地下水等多种实际应力状态下的力学性质。
其次，实验室试验需要大量时间和人力物力的投入，成本较高。
此外，实验室试验不适用于大规模工程和现场建设的实时监测。
数值模拟数值模拟是一种计算机仿真技术，在模拟分析岩石力学性质和行为方面有着不可替代的优势。
数值模拟通常有两种类型：离散元模拟和有限元模拟。
离散元模拟是一种基于颗粒形态的模拟方法，在破碎、变形和力学性质等方面有独特的优势。
它可以模拟岩石颗粒之间的相互作用和失稳破裂过程，实现了对于岩石力学行为的深入了解。
有限元模拟是一种广泛应用的数值模拟方法，它可以反映岩石力学性质和岩石固体力学行为的多种模式，包括静力学、动力学、线性和非线性问题等。
地下岩体力学参数测试与数值模拟分析
地下岩体力学参数测试与数值模拟分析地下岩体力学参数测试与数值模拟分析是岩土工程领域的重要研究方向之一，它旨在通过实地测试和数值模拟的方法，获取和分析地下岩体力学参数，以便更好地了解地下岩体的力学特性和行为。
本文将首先介绍地下岩体力学参数测试的常用方法和技术，并对其优缺点进行分析；接着，将重点讨论数值模拟在地下岩体力学参数研究中的应用，并探讨其在实际工程中的意义和局限性。
一、地下岩体力学参数测试1. 传统试验方法传统的地下岩体力学参数测试方法包括室内岩石试验和现场测试，常用的室内试验方法有岩石强度试验、蠕变试验和回弹试验等；而在现场测试中，常用的方法主要有负荷试验和位移测试。
这些方法虽然直观可靠，但其测试范围有限，且存在时间成本高、人力物力消耗大等缺点。
2. 非破坏性测试方法随着科技的发展，非破坏性测试方法在地下岩体力学参数的研究中得到了广泛应用。
这些方法主要包括声波测试、电子测试和红外测试等，其优点在于无损伤、高效便捷。
但需要注意的是，非破坏性测试仍存在一定的局限性，如测试结果的精度和准确性有待提高。
二、数值模拟在地下岩体力学参数研究中的应用1. 基于有限元分析的数值模拟有限元分析是一种常用的数值模拟方法，它借助计算机软件将现实中的复杂力学问题建模，通过离散化处理得到数值解。
在地下岩体力学参数研究中，有限元分析广泛应用于岩体稳定性分析、岩石工程设计和岩体挖掘等方面。
通过对地下岩体进行有限元模拟，可以获取其内部应力分布和变形规律，进而求解岩体的力学参数，如抗压强度、弹性模量等。
2. 基于人工神经网络的数值模拟人工神经网络是一种模拟生物神经系统工作原理的数学模型，它通过将输入信号传递给各个神经元进行处理和加权，最终得到输出结果。
在地下岩体力学参数研究中，人工神经网络可以利用已知的力学参数数据进行训练，从而实现对未知参数的预测。
通过人工神经网络模拟，可以减少实际测试的成本和时间。
三、数值模拟的意义和局限性1. 意义数值模拟在地下岩体力学参数研究中具有重要的意义。
岩石物理参数测量方法与应用
岩石物理参数测量方法与应用概述岩石物理参数的精确测量对于地质工程、油气勘探和地震学等领域具有重要意义。
岩石物理参数既包括地球物理学中常见的弹性参数，如波速和密度，也包括微观结构参数，如孔隙度和渗透性等。
本文将介绍一些常用的岩石物理参数测量方法及其在实际应用中的意义。
弹性参数测量弹性参数是岩石物理学中最基本的参数之一，通常通过声波测量得到。
常见的测量方法包括传统的超声波测量、岩石样品切割成薄片后的声波测量以及岩芯样品的声波测量。
这些方法能够提供岩石中纵波速度（P波速度）和横波速度（S波速度）等参数，从而帮助地质工程师了解地下岩石结构和岩石的强度特性。
岩石物理参数在地质工程中的应用地质工程是利用岩石物理参数对地下岩石结构和特性进行分析和评估的学科。
岩石物理参数的精确测量对于地下建筑、堡垒工程和水库工程等具有重要意义。
通过测量岩石的弹性参数，可以预测岩石的稳定性，从而为地质工程师提供决策依据。
此外，岩石物理参数的测量还可以评估岩石的渗透性和孔隙度等参数，为地下水资源的勘探和管理提供帮助。
岩石物理参数在油气勘探中的应用油气勘探是岩石物理学的另一重要领域。
岩石物理参数的测量可以帮助勘探人员评估地下岩石中的油气储量和分布。
通过测量岩石的声波速度和密度等参数，可以估计岩石中的孔隙度和饱和度等参数，从而对油气勘探提供重要参考。
此外，岩石物理参数的测量也可以帮助勘探人员优化钻探方案，减少勘探成本和风险。
岩石物理参数在地震学中的应用地震学是研究地球内部结构和地震波传播的学科。
岩石物理参数的测量对于理解地震波在不同岩石中的传播性质和岩石中的地震波速度衰减等现象至关重要。
通过测量岩石的声波速度和密度等参数，地震学家可以推断地球内部的结构和物理特性，为地震学模拟和地震监测提供重要参考。
结语岩石物理参数的测量方法和应用涉及了多个领域，包括地质工程、油气勘探和地震学等。
通过精确测量岩石的弹性参数和微观结构参数，我们可以更好地理解地下岩石的特性和结构，为工程建设和自然灾害研究提供必要的参考。
岩土中的土体力学参数测定与应用
岩土中的土体力学参数测定与应用岩土工程是土力学与岩石力学的结合，研究土和岩石的物理力学性质以及它们在地下工程中的应用。
而要对土的力学性质进行准确描述和分析，就需要测定和应用土体力学参数。
本文将探讨岩土中土体力学参数的测定方法和其在实际工程中的应用。
一、黏聚力和内摩擦角的测定在岩土工程中，黏聚力和内摩擦角是决定土体力学性质的重要参数。
黏聚力指的是处于黏聚状态下的土体所能承受的剪切应力，内摩擦角则是黏聚土体抵抗剪切破坏的能力。
为了测定土体的黏聚力和内摩擦角，可以采用直剪试验法、间接剪切试验法等不同的实验方法，根据试验数据拟合出土体参数。
二、孔隙比与水分特征曲线的测定孔隙比是土体中孔隙体积与总体积之比，它反映了土体的孔隙度。
孔隙比的大小直接影响土体的排水性和稳定性，因此在工程中需要准确测定孔隙比。
通常，可以采用地质勘探方法或室内实验室测试方法来测定土体的孔隙比。
水分特征曲线描述了土体中含水量与各个水力性质参数之间的关系。
通过实验测定不同含水量下的土体重度与含水率之间的关系，可以绘制出水分特征曲线，用于评估土体的稳定性、压缩性以及渗透性等性质。
三、固结性质的测定固结是岩土工程中的重要问题，它影响着土体的压缩性和稳定性。
固结性质的测定通常采用沉积物的固结实验和黏土的固结实验。
沉积物的固结实验中，须通过灌注实验和三轴实验来确定固结压缩线。
而黏土的固结实验则通常采用恒重固结仪实验，通过不同压力和湿度条件下的固结曲线，确定黏土的固结指标，为工程设计提供准确的参数。
四、强度参数的测定岩土的强度是工程设计中的重要参考依据。
测定强度参数可以通过直接剪切试验、压缩试验或承载力试验等方法。
通过这些试验，可以测定土体的抗剪强度、抗压强度以及抗承载能力等参数，为工程的稳定性和安全性提供依据。
五、土体力学参数在实际工程中的应用岩土中的土体力学参数测定对于地下工程设计和土体的稳定性分析具有重要意义。
通过合理测定和应用土体力学参数，工程师可以准确评估土体的性质和行为，从而指导工程建设的设计和施工。
岩石静态力学参数测试方法与数据处理
岩石静态力学参数测试方法与数据处理岩石是地球上常见的天然物质，研究岩石的力学参数对于地质灾害预测、工程设计以及资源勘探等领域具有重要意义。
本文将介绍岩石静态力学参数的测试方法与数据处理。
一、岩石静态力学参数的测试方法1. 岩石抗压强度测试岩石抗压强度是岩石力学参数中的关键指标之一，它反映了岩石的抗压能力。
常用的测试方法包括单轴压缩试验和直接剪切试验。
在单轴压缩试验中，需要使用压力机对岩石样品进行垂直方向的单向加载，同时测量加载过程中岩石的变形和承载能力。
通过绘制应力-应变曲线，可以得到岩石的抗压强度参数。
而直接剪切试验则是将岩石样品切割成一个矩形或圆形的平面，再对这个平面进行横向和纵向的剪切加载，通过测量剪切力和位移来推导出剪切强度。
2. 岩石弹性模量测试岩石的弹性模量是指岩石在受力下能够发生弹性变形的能力，是衡量岩石刚性的重要参数。
常用的测试方法包括弹性波速度法和恒定应力法。
在弹性波速度法中，通过在岩石样品上产生激发弹性波，测量波传播速度来计算岩石的弹性模量。
这种方法常用于实验室条件下对小尺寸岩石样品进行非破坏性测试。
而恒定应力法则是在施加一定大小的应力下，测量岩石样品的应变，通过根据背反映的力学模型计算岩石的弹性模量。
二、岩石静态力学参数的数据处理1. 数据采集与记录在进行试验时，需要对实验过程中产生的数据进行准确的记录。
这些数据包括施加的力、变形量、位移等。
可以使用计算机或数据采集系统来实现自动化的数据记录，以减少因人为操作导致的误差。
2. 数据处理与分析数据处理是在原始数据的基础上进行数据修正、提取有效信息以及统计分析的过程。
在岩石静态力学参数的数据处理中，需要对原始数据进行平滑处理、误差修正，并进行数据拟合和计算。
平滑处理是通过去除噪声和异常值，使得数据更加平滑。
常用的平滑方法有移动平均法、多项式拟合法等。
误差修正是根据实际情况对数据进行校正，主要考虑仪器误差和环境因素。
校正过程中需要参考相关的国际或行业标准。
岩土声波测试技术的应用综述及发展趋势
岩土声波测试技术的应用综述及发展趋势◎ 严江胜1 刘春林1,3 郑志涛2,3 凌造21.广州建设工程质量安全检测中心有限公司；2.广州建筑股份有限公司；3.广东工业大学摘 要：声波测试技术不仅是地震勘探手段的一种，同时也是工程物探技术的关键部分。
自20世纪50年代声波测试技术首次亮相以来，已经得到了广泛的应用和发展，早期曾是油气探索和开采的关键工具；伴随着仪器设备和计算机技术的不断进步和发展，目前已经在水利水电工程、公路工程、隧道工程等多个岩土工程地质勘察领域得到了广泛应用，开展了不同土体和岩体超声试验的研究，实现了良好的实际应用成果。
本文以声波测试技术为研究对象，从其基本原理、测试方法和应用情况方面展开介绍。
在以上研究基础上，基于岩土声波测试技术国内外研究动态的总结，对其应用前景进行展望。
关键词：声波测试技术；岩土工程；应用；综述；发展趋势1.引言声波测试技术属于原位测试技术，是一种用于地震勘探的手段，这种手段的核心在于通过观察岩土体的波速与深度之间的关系，以此来识别出岩土体的结构表现[1-4]。
目前已经在水利水电工程、公路工程、隧道工程等多个岩土工程地质勘察领域得到了广泛应用，实现了良好的实际应用成果[5-10]。
现今岩体原位测试技术有很多种，各有各的特点，而声波测试技术优点在于不破坏岩土体就能对其内部结构进行测试研究，作为一种无损、快速、简便的检测方法被越来越多地用于室内和现场试验中。
李向翠[11]提出了一种单孔声波测桩的技术手段，为当时桩基的质量检测提供了新的方法，通过对信号首波到时的定量分析试验，最终与具有代表性的桩基实际测量数据进行了对比，证明方法及结果合理有效。
王献[12]通过试验表明，声波测井试验可获得不同岩体在钻孔深度范围内的平均纵波波速，并结合室内岩块试验所测得的岩块平均纵波波速，计算得出岩体完整性指数，从而对岩体的完整性程度进行判断，为围岩分级提供一定的参考依据。
我国岩体声波测试技术应用研究始于20世纪60年代中期，其起步借鉴了金属超声波检测和水下探测技术，它是基于声波在岩土体中的传播特性与岩土体的物理力学参数相关性，通过对声波在岩土体中传播特性参数的测定。
岩石力学参数测量与分析方法
岩石力学参数测量与分析方法引言岩石作为地球上最常见的固体物质之一，在地质、矿产资源开发以及工程建设中起着至关重要的作用。
了解岩石的力学性质和参数，对于地质灾害的预测和工程设计的可靠性具有重要意义。
本文将介绍一些常用的岩石力学参数测量与分析的方法，为相关领域的研究人员和工程师提供参考。
一、应力-应变曲线的测量与分析方法应力-应变曲线是描述岩石在外力作用下的变形行为的重要参数。
常用的测量方法包括压力试验、拉伸试验、剪切试验等。
其中，剪切试验是一种常用的测量岩石力学参数的方法。
在剪切试验中，通过施加一个水平剪切力和一个垂直压力，测量岩石样本在剪切力下的变形情况。
然后，根据变形和应力之间的关系，可以得到应力-应变曲线。
曲线的形状和斜率可以反映岩石的强度和变形能力。
二、弹性模量的测量与分析方法弹性模量是岩石力学中最基本的参数之一，它描述了岩石对外力作用下的弹性变形能力。
常用的测量方法包括静力弹性模量测定和动力弹性模量测定。
静力弹性模量测定方法主要是通过施加不同大小的压力或拉伸力，测量岩石样本的应力和应变关系，得到弹性模量。
而动力弹性模量测定方法主要是通过地震波传播的速度和岩石的密度来计算弹性模量。
三、抗压强度的测量与分析方法抗压强度是岩石力学中评价岩石抵抗外力压缩的能力的重要参数。
传统的抗压强度测量方法是在实验室中进行压力试验。
在压力试验中，岩石样本被垂直施加压力，然后记录岩石破裂的压力值。
除了传统方法外，近年来还出现了一些新的测量方法，如非接触式测量方法和声波测量方法。
这些方法不仅提高了测量的准确性，还能够在线实时监测岩石的抗压强度。
四、剪切强度的测量与分析方法剪切强度是岩石力学中评价岩石抵抗剪切破坏的能力的重要参数。
常用的剪切强度测量方法包括剪切试验和直剪试验。
剪切试验是一种常用的测量剪切强度的方法。
在剪切试验中，岩石样本在剪切力的作用下发生破坏，通过记录岩石破坏的剪切力值和剪切位移，可以计算剪切强度。
岩石的力学特性及静态试验分析
河南建材２００８年第３期１岩石的力学特性１．１岩石的受力变形特性岩石在外力作用下产生变形，其变形按性质分为弹性变形和塑性变形，图是岩石典型的完整应力应变曲线。
根据曲率变化，可将岩石变形过程分为四个阶段：图１岩石的应力应变１）微裂隙压密阶段。
岩石中原有的裂隙在荷载的作用下逐渐被压密，曲线呈上凹形，曲线斜率随应力增大而逐渐增大，表示微裂隙的变化开始较快，随后逐渐减慢。
Ａ点对应的应力称为压密极限强度。
对于微裂隙发育的岩石，本阶段比较明显，但对于致密岩石而言，很难划出这个阶段。
２）弹性变形阶段。
岩石的微裂隙进一步的闭合，空隙被压缩，原有的裂隙没有新的发展，也没有产生新的裂隙，应力应变基本上成正比关系，曲线近于直线，岩石变形以弹性为主。
Ｂ点对应的应力称为弹性极限强度。
３）裂隙的发展和破坏阶段。
当应力超过弹性极限强度后，岩石中产生新的裂隙，同时已有裂隙继续发展，应变的增加速率超过应力的增加速率，应力应变曲线的斜率逐渐降低，并成曲线关系，体积变形由压缩转变为膨胀。
应力增加，裂隙进一步扩展，岩石局部破损，且破损范围逐渐扩大形成贯穿的破裂面，导致岩石破坏。
Ｃ点对应的应力达到最大值，称为峰值强度或单轴极限抗压强度。
４）峰值后阶段。
岩石破坏后，经较大的变形，应力下降到一定程度开始保持常数，Ｄ点对应的应力称为残余强度。
岩石的变形性能一般用弹性模量和泊松比两个指标来表示。
弹性模量是在单轴压缩条件下，轴向压应力和轴向应变之比。
弹性模量越大，变形越小，说明岩石抵抗变形的能力越强。
岩石在轴向压力作用下，除产生轴向压缩外，还会产生横向膨胀。
这种横向应变与轴向应变之比，称为岩石的泊松比。
泊松比越大，说明岩石受力后的横向变形越大，岩石的泊松比一般都在。
１．２岩石的强度岩石的抗压强度：岩石在单向压力作用下抵抗压碎破坏的能力。
在数值上等于岩石受压达到破坏的极限应力，岩石的抗压强度是在单向压力无侧向约束的条件下测得的，在单轴压力作用下常见的破坏方式有：（ａ）单轴压力作用下试件的劈裂；（ｂ）单斜面剪切破坏；（ｃ）多个共扼斜面剪切破坏，如图２所示。
波速测试技术在岩土工程勘察中的应用
波速测试技术在岩土工程勘察中的应用摘要：随着我国各项工程建设的蓬勃发展，我国岩土工程的建设力度也随之不断提升，岩体是由不同尺寸的岩块和不同性质的结构面组成且在地层成岩历史上承受过多种作用的复杂结构体，其复杂性表现在地质环境复杂、力学特性(变形、强度、渗流等)复杂、工程性质复杂。
矿物开采、水利水电、道路交通等众多岩石工程均需进行大量岩体的开挖和人工维护，这种剧烈的工程作用将改变原岩应力场、物理特性（力学、渗流、声学等）、边界条件等。
究其根本，岩体开挖过程是一种应力卸荷过程，其力学特性与岩石加载过程有本质区别，表现在应力路径、力学参数、屈服条件、力学模型及分析方法上的不同岩体是众多地下工程的主要构成材料，岩石又是岩体的重要组成部分，研究岩体和岩石的力学性质对工程的分析研究具有重要意义。
基于此，本文主要对波速测试技术在岩土工程勘察中的应用做具体论述，详情如下。
关键词：波速测试技术;岩土工程勘察;应用引言岩石具有丰富的物理性质，包括力学、声学、电磁学、热学、放射学等特性参数和物理量，且各类物理特性之间存在基本的物理关联。
岩体的力学参数测试分为现场岩体原位测试和实验室岩石力学测试。
现场原位测试通过专用设备测试岩体的力学物理性质，具有接近真实反映岩体性质的优势，但现场测试又受诸多条件影响，测试结果通常不稳定，有的设备结构复杂，难以在地下空间展开。
实验室测试是通过在岩体上钻孔取芯，加工成标准试件在实验室内进行物理力学性质测试。
实验室测试结果通常较为稳定，但岩石试件脱离岩体，难以体现出真实地质环境的影响，而且当岩体较为破碎或者一些岩石强度较低时，难以取出完整的岩芯。
1波速测试概述对矿区地面钻孔取芯制成的岩石标准试件进行岩石波速测试，采用全波列测井方法在钻孔内进行岩体波速测试，确定现场岩体的波速，对比实验室测试得到的岩石波速，分析岩石声波波速与岩体声波波速之间的相关性。
岩石波速测试的设备由示波器、脉冲收发器、探头３部分组成。
岩土工程中岩石力学参数测试技术研究
岩土工程中岩石力学参数测试技术研究岩土工程是土木工程的一个分支，是研究土层和岩石的物理和力学特性的学科。
岩土工程通常与建筑结构、基础工程、地下水工程及环境保护等领域有着紧密的联系。
而在岩土工程中，岩石力学参数的测试技术是十分关键的一环。
岩石力学参数是指岩石的力学特性，包括抗压强度、抗拉强度、拉伸强度、剪切强度、弹性模量、泊松比、破坏韧性等，这些参数对于岩土结构物的设计、施工和安全评估都有着至关重要的作用。
因此，准确地测试和确定这些参数是岩土工程中必不可少的一项技术工作。
目前岩石力学参数的测试技术主要分为室内试验和现场试验两类。
其中室内试验是指对采自现场或其他地方的岩石样品进行试验，从而获得其理论力学参数的一种方法。
而现场试验则是对现场石体岩石就地进行测试的方法，可直接反映现场石体岩石的力学参数，更符合实际情况。
在室内试验的过程中，通常需要进行多种试验，如单轴压缩试验、三轴压缩试验、切割试验、拉伸试验等。
单轴压缩试验是应用最广泛的一种岩石试验方法，可以测定岩石的抗压强度和弹性模量。
三轴压缩试验是一种更加真实的岩石试验方法，可对岩石的力学特性进行综合评估。
切割试验可以测定岩石的剪切强度，拉伸试验则可测定岩石的抗拉强度。
与室内试验相比，现场试验可以更直观地反映出岩石的力学特性。
在现场进行的岩石力学参数测试技术主要有钻孔取芯试验、钻孔自重下降试验、平板载荷试验、重锤撞击试验等。
钻孔取芯试验是通过钻孔在岩石体内进行取样，对样品进行应力变形试验，获得岩石的弹性模量、泊松比以及抗拉、抗压、抗剪强度等指标。
钻孔自重下降试验是利用测井设备对孔壁自重应力的变化进行测量，从而获得该钻孔位置的地应力值、孔壁稳定性分析等。
平板载荷试验是通过向岩石体上施加载荷，观察岩石体上产生的裂纹、位移变形等现象，从而确定其力学参数。
重锤撞击试验则是通过撞击岩石体并记录冲击波传播速度、波形等信息，来反推其岩石力学参数。
综上所述，在岩土工程中，岩石力学参数测试技术的应用十分广泛。
岩石物性测试方法与工程应用
岩石物性测试方法与工程应用引言：岩石是地球上的重要构成部分，其物性特征对于工程建设至关重要。
为了有效地评估和应用岩石的物性参数，科学家和工程师们研发了多种测试方法。
本文将介绍一些常见的岩石物性测试方法，并探讨其在工程应用中的重要性。
一、岩石抗压强度测试岩石的抗压强度是表示岩石抗压破坏能力的重要参数。
常用的测试方法包括单轴压缩试验和扭转试验。
单轴压缩试验通过施加垂直于其轴线的力来测定岩石的抗压强度。
扭转试验则通过施加扭转力来测定岩石的剪切强度。
这些测试方法可以帮助工程师们确定岩石的承载能力和稳定性，并对结构设计和施工安全做出重要决策。
二、岩石弹性模量测试岩石的弹性模量反映了其在受力后恢复初始状态的能力。
对于土木工程设计和施工来说，准确测定岩石的弹性模量至关重要。
传统的测试方法包括弹性波速测量和压缩试验。
弹性波速测量通过测量传播于岩石中的固有波的速度来计算弹性模量。
压缩试验则通过施加恒定的应力来测定岩石的压缩变形并计算弹性模量。
这些测试方法可以帮助工程师们评估岩石的刚度，在设计结构和预测变形时提供关键数据。
三、岩石渗透性测试岩石的渗透性是指岩石中液体或气体流动的能力。
测试岩石的渗透性对于水工、地下工程和石油开采等领域非常重要。
渗透性测试方法包括渗透试验和含水砂岩与非含水砂岩的比较法。
渗透试验通过施加一定的水头差来测定岩石的渗透系数。
而比较法则通过测定含水砂岩和非含水砂岩之间的液体流动速率来评估岩石的渗透性。
这些测试方法可以帮助工程师们评估岩石的渗透性，为水资源管理和地下工程的规划提供重要依据。
四、岩石热导率测试岩石的热导率是指岩石导热性能的指标，对于热工程建设和地热能利用具有重要意义。
常见的测试方法包括恒定温差法和热脉冲法。
恒定温差法通过测量加热和冷却后岩石表面的温度变化，计算出岩石的热导率。
热脉冲法则通过施加热脉冲并测定时间和温度变化来计算热导率。
这些测试方法可以帮助工程师们评估岩石的热传导性，为土木工程和地热能利用提供重要参数。
岩土中的土体力学参数测定与应用技术研究
岩土中的土体力学参数测定与应用技术研究岩土工程是土壤和岩石力学研究的一个重要分支，它以研究土体力学性质为基础，旨在为土体工程设计和施工提供科学的依据。
土体力学参数的准确测定与应用技术是岩土工程研究的关键，本文将从测定土体力学参数的方法和常用技术、土体力学参数的应用以及需要解决的问题等方面进行探讨。
一、土体力学参数的测定方法和常用技术（1）主动性测定方法：主动性测定方法主要是指通过施加一定的荷载、应变或位移等，测定土体的力学性质。
常见的主动性测定方法有三轴试验、直剪试验、压缩试验等。
三轴试验是一种常用的测定土体力学参数的方法，通过施加垂直荷载和水平应变，来测定土体的剪切强度和弹性模量等参数。
直剪试验是测定土体剪切强度参数的一种有效方法，通过在试样中施加平行受力来测定土体的抗剪强度。
压缩试验是测定土体压缩性质的一种方法，通过施加垂直荷载来测定土体的压缩强度和压缩模量。
（2）无损测定方法：无损测定方法主要是通过对土体的波速、密度、电阻率等进行测定，来获得土体力学性质的间接参数。
常见的无损测定方法有声描线法、电阻率法、地震勘探等。
声描线法是一种利用声波在土体中传播的特性来测定土体物理性质的方法。
电阻率法是一种利用电流在土体中传播的特性来测定土体电阻率的方法。
地震勘探是一种利用地震波在土体中传播的特性来测定土体地震物理性质的方法。
二、土体力学参数的应用土体力学参数是岩土工程设计和施工的基础，它的准确测定和合理应用对于保证工程的安全和稳定性至关重要。
（1）在土体工程设计中的应用：土体力学参数在土体工程设计中的应用主要包括基础承载力计算、基坑支护设计、边坡稳定性分析等。
通过准确测定土体的强度参数和变形参数，可以计算基础的承载力，从而保证工程的安全和稳定性。
在基坑支护设计中，使用土体力学参数可以确定合适的支护结构和施工方法，防止土体失稳和坍塌。
在边坡稳定性分析中，土体力学参数的准确测定可以帮助工程师判断边坡的稳定性，指导防护措施的采取。
岩土力学参数试验研究与工程应用
岩土力学参数试验研究与工程应用岩土力学是土力学和岩石力学的结合体，主要研究土体和岩石在力学上的性质和行为。
岩土力学参数试验是岩土力学研究中的重要内容，其目的是确定土体和岩石的力学参数，为工程设计和施工提供科学依据。
一、引言岩土力学参数试验是一门高度专业化的技术，广泛应用于土木工程、地质工程、矿山工程等领域。
各种试验方法和仪器设备的不断发展，使得岩土力学参数试验的精度和可靠性得到了大幅提高。
本文将着重介绍一些常用的岩土力学参数试验及其在工程应用中的意义。
二、岩土力学参数试验1. 压缩试验压缩试验是确定土体和岩石在不同应力状态下的变形特性的一种常见试验方法。
通过施加顶部荷载，观察土体或岩石的垂直变形，可以得出其压缩模量、剪切模量等力学参数。
这些参数对于土木工程的基坑开挖、地铁隧道施工等具有重要的指导意义。
2. 剪切试验剪切试验是评价土体和岩石抗剪强度的一种试验方法。
通过施加剪切荷载，观察土体或岩石的剪切变形，可以得出其抗剪强度、摩擦角等力学参数。
这些参数对于土木工程的地基稳定性评价、边坡稳定分析等具有重要的应用价值。
3. 膨胀试验膨胀试验主要用于研究土体和岩石在湿润条件下的体积变化规律。
通过湿润土样，观察其体积的膨胀情况，可以得出其膨胀系数等参数。
这些参数对于土木工程的路基设计、地下水影响分析等具有重要的参考价值。
三、工程应用1. 基坑开挖岩土力学参数试验在基坑开挖中具有重要的应用价值。
通过试验研究，可以获得土体和岩石在不同应力状态下的变形特性，从而评估基坑的稳定性。
在实际施工中，可以根据试验结果调整开挖方式和支护措施，以确保基坑施工的安全性和稳定性。
2. 隧道工程在隧道工程中，岩土力学参数试验可以帮助工程师评估隧道周围土体和岩石的力学性质，为隧道设计和施工提供依据。
通过试验研究，可以确定土体和岩石的抗剪强度、变形模量等参数，从而选择合适的开挖方法和支护方案，确保隧道的稳定性和安全性。
3. 地下水工程在地下水工程中，岩土力学参数试验可以帮助工程师分析土体和岩石对水的渗透性和变形性的影响。
岩石的静力变形参数测定实验
实验一测定岩石的静力变形参数一、基本原理岩石静力变行参数主要有静变形模量、泊松比和剪切模量，本实验只介绍前两参数的测定。
变形模量是指岩石试样在单轴压缩条件下轴向压力与轴向应变之比。
（1）初始模量：应力-应变曲线远点处切线的斜率。
（2）切线模量：对应于曲线上某一点M的切线的斜率。
（3）割线模量：曲线上某一点M与原点O连线的斜率。
一般取抗压强度为50%的应力水平的割线模量代表该岩石的变形模量。
（4）泊松比：指单轴受压条件下横向应变与轴向应变之比，一般用单轴抗压强度的50%时的横向应变值和轴向应变值计算。
本试验是将岩石试样放在压力机上加压，用应变计或位移计测记不同应力作用下岩石试件的应变或变形值，绘出应力-应变曲线。
目前，侧记变形（或应变）的仪表很多，如机械测表、电位差传感器和电阻应变仪等，其中电阻应变仪在我国应用最广，在此着重介绍这种一起的测量方法。
电阻应变仪测量岩石应变的原理是将电阻应变片粘贴在试样的侧面上，当岩石受压下产生变形时，粘贴在其上的应变片与岩石一起变形，应变片变形后，其电阻值发生变化，通过电阻应变仪的电桥装置测出电阻值并转换成应变值，此值即为岩石应变值。
二、仪器设备（1）平台、角尺、卡尺；（2）压力机：能连续加荷，没有冲击，具足够的吨位（能在总吨位的10%~90%之间进行试验）；（3）电阻应变仪及贴片设备；（4）导线焊接工具三、操作步骤1.试样制备（1）采用圆柱体作为标准试样，直径为5cm，允许变化范围为4.8~5.2cm，高10cm，元需变化范围为9.5~10.5cm。
当缺乏圆柱体制样设备时，允许采用5cm×5cm×10cm方柱体。
（2）试样制备的精度，应叨叨下列标准：①沿试样整个高度上，直径差不超过0.3mm；②两断面的平行度，最大不超过0.05mm；③断面应垂直于试样轴，最大偏差不超过0.25度；④试样表面应处理光滑。
（3）每种情况制备不少于3个试样。
2.试样描述描述内容包括岩石的名称、颜色、矿物成分、结构、构造、风化程度、胶结物、微裂隙发情况及其与主应力间的关系和含水状态等。
岩体力学特性及其参数确定
岩体力学参数的合理确定
一、描述岩体力学特性的参数 根据库仑准则τ=C+σtan，τ是C和tan的线性函数，可以通过弱化C 和 tan 来描述岩石的峰后软化特性。根据实验室试验，假设C和tan服从软化 规律：
式中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
rp——广义塑性应变偏量， εijp——塑性应变偏量。 ，则上式变为：
令
岩体力学参数的合理确定
基于Hoek- Brown强度准则的岩体力学参数确定方法
基于Hoek- Brown强度准则的岩体力学参数确定方法
通过上述分析可知, 根据Hoek - B rown 准则,计算岩体力学
参数需要确定以下因素指标: 完整岩石的单轴抗压强度σc i、
地质强度指标GSI、完整岩石的岩性系数m i 和岩体扰动因 素衡量因子D。σc i一般通过实验室试验得出, 或者根据现场 条件通过点载荷试验等方法确定。mi 的取值与岩石类型及 特性有关, 取值为1~ 50, 具体根据表1来确定。
一、描述岩体力学特性的参数
式中 C——瞬时广义粘聚力； —瞬时广义内摩擦角； Co——峰值广义粘聚力； o——峰值广义内摩擦角； Cm——残余广义粘聚力； m——残余广义内摩擦角； rc----广义粘聚力软化系数，反映了广义粘聚力的软化程度； r——广义内摩擦角软化系数，反映了广义内摩擦角的软化程度； bc——广义粘聚力软化常数，反映了广义粘聚力的软化速度； b——广义内摩擦角软化常数，反映了广义内摩擦角的软化速度。 rc、r、bc、b均为围压的函数。
RMR 分级方法是采用多因素得分, 然后求其代数和(RMR 值)来评价岩体质量。参与评分的6因素是: 岩石单轴抗压强
度; 岩石质量指标RQD; 节理间距; 节理性状; 地下水状态;
岩土施工中的地层力学参数测定与应用
岩土施工中的地层力学参数测定与应用引言岩土工程是土壤和岩石力学的应用，旨在保证土地和地下工程稳定安全。
地层力学参数的测定与应用对岩土工程设计和施工至关重要。
本文将讨论地层力学参数的测定方法和在岩土施工中的应用，以及挑战和未来发展的前景。
地层力学参数的测定方法地层力学参数包括土壤和岩石的抗剪强度、弹性模量和泊松比等。
为了准确测定这些参数，需要采用适当的方法。
1. 实验室试验（1）剪切试验：通过剪切试验可以测定土壤和岩石的抗剪强度。
常用的试验包括直剪试验、剪切框架试验和剪切盒试验等。
（2）压缩试验：通过压缩试验可以测定土壤和岩石的弹性模量和泊松比。
常用的试验方法有三轴压缩试验和压缩剪切试验等。
2. 原位测试（1）静力触探：通过静力触探可以估计地层的土质和密实度，并基于此推断土壤的抗剪强度。
（2）钻孔取样：通过钻孔取样可以获取地层样本，进一步进行实验室试验来测定地层力学参数。
地层力学参数在岩土施工中的应用地层力学参数的准确测定对于岩土施工的设计和施工具有重要意义。
1. 基础工程（1）地基处理：根据地层力学参数，进行合理的地基处理，以确保基础的稳定和安全。
（2）桩基工程：通过测定地层力学参数，确定桩基的尺寸和桩身材料，以满足设计要求。
2. 地铁隧道工程（1）围岩稳定性评估：准确测定围岩的抗剪强度和弹性模量，评估隧道的围岩稳定性，并采取相应的支护措施。
（2）衬砌设计：根据地层力学参数，设计合适的衬砌结构和材料，确保地铁隧道的安全运营。
3. 桥梁工程（1）桥墩基础设计：通过测定岩石的强度和变形特性，设计桥墩基础的形状和尺寸，确保桥梁的稳定性。
（2）桥梁墩身结构设计：根据地层力学参数，选择合适的桥梁墩身结构材料和隔震措施，提高桥梁的抗震性能。
挑战和未来发展的前景地层力学参数的准确测定仍然面临一些挑战，包括测量误差、土壤和岩石的非饱和特性以及多因素相互作用等。
未来发展方向包括以下几个方面：1. 非破坏性测试方法的发展，以减少对地层的破坏和样本获取的成本。
岩石动态力学参数测试方法与数据处理
岩石动态力学参数测试方法与数据处理一、引言岩石动态力学参数测试方法与数据处理是岩石力学领域的重要研究方向。
岩石力学的研究对岩石工程、地质灾害等领域具有重要的实用价值。
本文将介绍岩石动态力学参数的测试方法以及对测试数据的处理方法。
二、岩石动态力学参数测试方法1.冲击试验法冲击试验法是常用的测试岩石动态力学参数的方法之一。
该方法通过施加冲击或冲击波加载，获得岩石的动态强度、动态模量等参数。
冲击试验法包括冲击回弹法、冲击波法等。
2.压杆试验法压杆试验法是另一种测试岩石动态力学参数的常用方法。
该方法通过施加压力加载，测量岩石的瞬态变形与应力，获得岩石的动态参数。
3.声波试验法声波试验法是一种非破坏性的测试岩石动态力学参数的方法。
该方法通过发送声波信号并测量传播速度和衰减来求解岩石的动态弹性模量、泊松比等参数。
三、数据处理方法1.统计分析方法在岩石动态力学参数测试中，通常需要对多组数据进行统计分析。
统计分析方法可以用来处理测试数据中的误差，并得到更加准确可靠的力学参数。
2.数据拟合方法数据拟合方法是一种常用的处理岩石动态力学参数测试数据的方法。
通过拟合实验数据与理论模型，可以得到最佳拟合曲线，并获得更精确的力学参数。
3.数据可视化方法数据可视化方法是将测试数据以图表的形式展示，以便更直观地理解和分析数据。
常用的数据可视化方法包括绘制曲线图、柱状图、散点图等。
四、案例分析以某次岩石动态力学参数测试为例，通过冲击试验法获得了岩石的动态模量和动态强度数据。
在数据处理过程中，首先使用统计分析方法对多组测试数据进行处理，得到平均值和标准差。
然后，使用数据拟合方法拟合实验数据与理论模型，获得了更精确的力学参数。
最后，将处理后的数据通过绘制曲线图的方式进行可视化展示。
五、结论岩石动态力学参数测试方法与数据处理是岩石力学研究的重要环节。
冲击试验法、压杆试验法和声波试验法是常用的测试方法。
在数据处理过程中，统计分析方法、数据拟合方法和数据可视化方法是常用的处理方法。
岩石动力学参数的获取与应用
岩石动力学参数的获取与应用岩石作为地质学中重要的研究对象，在地球演化过程中发挥着至关重要的作用。
岩石动力学研究的主要内容是研究岩石在外力作用下的物理和力学性质，通过获取岩石动力学参数，来揭示地球内部的结构和过程。
本文将探讨岩石动力学参数的获取与应用，以期更深入地了解岩石的特性。
一、动态三轴实验动态三轴实验是获取岩石动力学参数的一种常见方法。
该方法通过模拟地震作用下的应力条件，对岩石样本进行加载实验，进而得到岩石的弹性模量、剪切模量和泊松比等参数。
这些参数反映了岩石在地震波传播过程中的应力-应变特性，对地震灾害和工程地震研究具有重要意义。
二、超声波测试超声波测试是另一种获取岩石动力学参数的常用手段。
该方法利用超声波在岩石中传播速度与岩石的力学性质之间的关系，通过测量超声波的传播速度来获取岩石的动力学参数。
这种非破坏性测试方法对岩石动力学性质的研究提供了便利，并广泛应用于隧道工程、岩土工程和地震预测等领域。
三、核磁共振测试核磁共振测试是一种相对较新的获取岩石动力学参数的方法。
该方法通过对岩石样本进行核磁共振实验，利用岩石内部原子核自旋的特性获取相关的物理参数，如岩石的孔隙度和渗透率等。
这些参数对于解释岩石的动态响应机制以及水、油、气等物质在岩石中的运移过程具有重要的指导意义。
四、岩石动力学参数的应用岩石动力学参数的应用涉及到广泛的领域。
在地震学中，研究岩石的弹性模量和剪切模量等参数有助于预测地震灾害发生的可能性和规模。
在岩土工程中，岩石动力学参数的获取可以帮助工程师评估岩体的稳定性和承载力，从而设计合理的工程方案。
在地下水资源开发中，通过测量岩石的孔隙度和渗透率等参数可以预测岩石中水的含量和流动性，为水资源的合理开发利用提供依据。
总之，岩石动力学参数的获取与应用在地质学和工程领域都具有重要的意义。
通过不同的测试方法，可以获取到岩石的弹性模量、剪切模量、孔隙度和渗透率等参数，从而揭示了岩石的力学性质和物理特性。
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波速度 VPm 和岩块纵波速度 VPr 之间存在关系 VPm≤ VPr，所以应该有 Kv≤1。震相拟合分析中还应该考 虑的一个重要原则就是走时合理的原则。在地表激
当泊松比ν 在 0.0～0.5 内变化时，波速比的取
值为 1.414～∞。一般，岩石的泊松比约为 0.25，所
以，岩体波速比的参考值大约为 1.732。在波速测试
中，P 波是初至波，其初动没有受到其他震相的干
扰，不存在识别困难，比较容易准确地读到其走时，
这样就可以根据式(6)对 S 波走时进行微调，使其更 加合理。
Abstract：The static parameters of rock and soil mass are absolutely necessary for engineering practice. Static mechanical test is a direct approach to obtain these parameters，but it is often difficult because of its heavy equipment，long duration，and high expense. The dynamic test，based on the theory of elastic wave propagation， is much easier than the static test due to the light equipment，flexible methodology，and smaller expense. Comprehensive utilization of the static and dynamic parameters of rock and soil mass will bring engineering considerably technical and economic benefits. In order to overcome the influence of the error in the measurement of travel time of waves，the fitting analysis of seismic phase in wave velocity test is conducted in-situ，and a series of rules and criteria to revise the travel time measured on rock and soil specimens are put forward. The characteristics of static test and dynamic test and their synthetic utilization problems are also discussed. Key words：rock mechanics；rock block；wave propagation test；static mechanical test；comprehensive utilization
摘要：工程实践中大量应用的是工程岩土体的静力学参数，取得这些参数的最直接方法就是工程测试。然而，静
力学试验测试往往是设备笨重、耗时耗力、成本昂贵。基于波动理论的动力学测试方法设备轻便、实施灵活、成
本较小，因此岩土体动力学参数的获得往往要容易得多。综合应用波动测试和静力学测试结果，将给工程建设带
来可观的技术经济效益。针对波动测试方法中走时测定误差的影响，提出了原位岩体波速测试的震相拟合方法和
2 原位岩体波速测试和岩块超声波测 试方法的改进
在岩体和岩块波速测试中主要是利用由激发点 到观测点的直达波来测定岩体或岩块的波速，一般 波程为已知，波速测定准确性的关键就在于波动走 时的测定。然而，在实际波速测试中，对波动造成 干扰的因素很多，波动的激发、传感器的耦合、波 形采样间隔的设置等都会影响到震相走时测定的准 确性。岩块波速测定中岩石样品尺度在厘米量级， 波程较小，因此，即使在走时上很小的误差，也会 使波速测定结果产生很大的偏差。尽管采用超声频 段的高频弹性波对于提高震相走时测定的准确性有 一定的作用，但是由于探头的耦合、P 波(纵波)、S 波(横波)和岩块边界干扰波的叠加等因素，震相走 时的准确测定，特别是 S 波走时的准确测定仍然是 一个十分棘手的问题。另外，由于波形数值化过程 中时间采样间隔的限制，当震相初至落在两个采样 值之间时，数值化的记录波形就不能准确反映震相 的走时，从而必然会导致震相走时测定的误差。
第 24 卷 增 1
蔡新滨等. 岩体波动参数的测试及动静力学参数的综合应用
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工程实践中大量应用的是工程岩土体的静力学 参数，取得这些参数的最直接方法就是工程测试。 然而，静力学试验测试往往是设备笨重、耗时耗力、 成本昂贵。而基于波动理论的动力学测试方法设备 轻便、实施灵活、成本较小，因此岩土体动力学参 数的获得往往要容易得多。综合应用波动测试和静 力学测试结果，会为工程建设带来可观的技术经济 效益。
为解决上述问题，根据波动理论，本文对原位
岩体波速测试和岩块超声波速测定中影响波速测试 精度的有关问题进行了讨论和研究。根据地震波传 播的规律，针对原位岩体波速测试，考虑震相的质 点振动方向、时距关系、岩石样品的波速与原位岩 体波速的关系以及岩体、岩块的纵横波速比、动波 松比等参数的物理特点，提出了检验震相走时合理 性的一系列判据和准则。根据这些判据和准则的要 求，对原位岩体实测纵、横波走时进行拟合，从而 得到合理的拟合走时。对于岩块超声波速测试，提 出了岩块波速测定中震相识别的若干判据和震相走 时修正的原则，并且在实际工程岩体评价中取得了 较好的应用效果。 2.1 原位岩体波速测试的震相拟合法
第 24 卷 增 1 2005 年 8 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.24 Supp.1 Aug.，2005
岩体波动参数的测试及动静力学参数的综合应用
蔡新滨 1，孙进忠 2，陈 祥 2
(1. 中国地质工程集团公司，北京 100080；2. 中国地质大学，北京 100083)
另外，在岩体质量评价中用岩体与岩块比值的
平方评价岩体的完整性，定义岩体的完整性指数 K v 为
Kv = (VPm / VPr)2
(7)
式中：VPm 为岩体弹性纵波速度(km/s)，VPr 为岩石弹 性纵波速度(km/s)。
VPm 采用原位岩体波速测试方法测定，而 VPr 采 用超声波方法通过对岩块的测试确定。由于岩体纵
上合理”是震相拟合的基本原则[8]。在拟合分析中
应该考虑的物理参数包括泊松比ν 、波速比 VP /VS 和完整性指数 Kv 等。
根据式(1)，(2)，波速比 VP /VS 可表示为
VP = 2(1 −ν )
(6)
VS 1 − 2ν
形。测试中分别把发射探头和接收探头耦合在圆柱 形样品的两个端面上。接收探头拾取自发射探头出 发、穿过岩石样品的直达 P 波和 S 波。由于岩石样 品长度较小、波程较短，所以 S 波与 P 波的走时差 较小，S 波到达时 P 波振动的强度仍然很大。因此， 如何在波形中准确地识别 S 波的初动就成为测试的 难点。
1引言
岩土体是地质历史的产物，有着特定的物质组 分和结构构造，从而表现出复杂的工程力学性质。
岩土体在各种工程荷载作用下所表现出来的力学性 质对于工程设计具有至关重要的意义。根据作用方 式，工程荷载可分为静力荷载和动力荷载两大类， 在不同的荷载作用下，岩土体会表现出相当不同的 工程性质。
收稿日期：2005–06–02；修回日期：2005–07–01 作者简介：蔡新滨(1977–)，女，硕士，2003 年于中国地质大学(北京)工程技术学院岩土工程专业获硕士学位，现任工程师，主要从事岩土工程勘察 与设计方面的研究工作。E-mail：tsaixb12@。
(1) P 波、S 波震相的基本特征及相关岩体力学 参数
所谓震相就是由震源出发，以不同的质点振动 方式、通过不同的传播途径，到达观测点的弹性波 动。不同的震相具有不同的运动学和动力学特征， 包括传播途径、走时、质点振动方式以及波动的周 期和能量等方面。震相分析就是根据波传播的具体 情况，分析和研究不同震相的运动学和动力学特 征，确认震相，从而准确提取震相中所蕴含的有用 信息。
TEST FOR WAVE PARAMETERS OF ROCK MASS AND COMPREHENSIVE UTILIZATION OF DYNAMIC AND STATIC
ERS
CAI Xin-bin1，SUN Jin-zhong2，CHEN Xiang2
(1. China Geo-Engineering Corporation，Beijing 100080，China；2. China University of Geosciences，Beijing 100083，China)
根据弹性波动理论[5]，P 波速度 VP 和 S 波速度 VS 与介质弹性参数之间存在以下关系：
VP =
E(1−ν ) ρ (1+ν )(1− 2ν )
(1)
VS =
μ= ρ
E 2ρ (1 + ν )
(2)
式中：E 为介质的弹性模量，μ 为介质的剪切模量， ν 为介质的泊松比，ρ 为介质密度。从而，描述岩土 体物理力学性质的参数 E，μ，ν 可以由介质的弹性 波速计算[6，7]如下：
• 4958 •
岩石力学与工程学报
2005 年
E
=
ρ VS2
(3V
2 P
− 4VS2 )
(3)
V
2 P
− VS2
μ = ρVS2
(4)
ν = VP2 − 2VS2
(5)
2(VP2 − VS2 )