岩石试件纵波测试的影响因素

阐述了岩石声波测试的基本原理和方法,介绍了进行岩石试件纵波波速测试的条件,结合实际工作,从岩性、仪器设备、参数设置以及人员等方面分析了岩石纵波速度测试的影响因素。结果表明:岩性是影响岩石纵波速度的关键因素。     

岩石(体)波速与强度的宏观定量关系研究

研究目的:岩石(体)纵波速度、抗压强度是评价岩体强度、稳定性、围岩分级十分重要的指标。本文利用大量试验数据,统计各种地层岩石纵波速度、抗压强度平均值,从宏观上回归分析岩石(体)纵波速度与抗压强度的关系,建立二者相互预测的宏观定量模型,这对评价岩体质量、隧道围岩分级、节省测试费用、缩短工期、检验测试结果可靠性具有重要实际意义。研究结论:(1)岩石(体)致密、坚硬、完整、新鲜,纵波速度就高;反之,岩石(体)质软、风化严重、含水多、结构面多、孔隙多,纵波速度就低。(2)岩石纵波速度与岩石单轴抗压强度的立方根成正比;岩体纵波速度与岩石单轴抗压强度的立方根和岩体完整性指数的平方根之积成正比。(3)岩石(体)纵波速度与单轴抗压强度的宏观定量关系模型可信度较高。     

大地电磁测深进行隧道围岩分级的可行性研究

研究目的:以往工作中,物探专业通过开展浅层地震折射法取得岩体纵波速度,但浅层地震折射法受理论以及震源能量限制无法取得深埋隧道洞身附近的岩体速度,使得围岩等级的划分缺少依据。寻求利用电性差异即应用大地电磁测深技术进行隧道围岩分级的研究是十分必要和迫切的。研究结论:浅层地震折射法在取得深埋隧道围岩的纵波速度方面存在很大限制;大地电磁测深法在铁路地质勘察中已成为主要方法,在电阻率区分上是有效的,其成果可以成为判断岩石完整性的依据,应用大地电磁测深技术进行隧道围岩分级是可行的。     

基于声波-回弹联合法的岩石强度快速预测

研究目的:针对岩石强度试验时效性、经济性差,且将对岩石造成破坏的难题,以片麻岩为例,分别采用传统机械式回弹仪和新型能量式回弹仪,结合岩石纵波波速测试,提出声波-回弹相结合的岩石强度测试方法,采用二元非线性回归方程和BP神经网络建立岩石的声波-回弹-强度预测模型,达到快速、准确、无损地预测岩石强度的目的。研究结论:(1)声波-回弹联合法综合测试了岩样表面硬度和内部缺陷,可大大提高岩石强度预测的精度;(2)在回归分析和BP神经网络计算中,通过分析相关性系数、强度相对标准差、神经网络收敛曲线可见超声-回弹联合法对岩石强度预测精度较高,能准确地反映岩石的强度特征,而2-11-1型神经网络得到的声波-回弹联合法强度预测模型最优;(3)本研究方法可在岩土工程施工现场快速预测岩石强度,有效保障施工安全和进度。     

钢轨中超声次表面纵波传播特性的边界元分析及实验

由滚动接触疲劳引起的钢轨表面裂纹已成为目前铁路在役钢轨无损检测中的重要问题。在现有铁路钢轨超声检测设备的基础上,可采用超声次表面纵波对钢轨表面裂纹进行检测。本文应用边界元方法（BEM）对钢轨中的次表面纵波的传播特性进行分析并进行了实验测试。通过数值分析,清楚显示了次表面纵波在钢轨头中的传播过程,给出了钢轨头中次表面纵波的主声束指向特性,计算结果表明次表面纵波主声束能量在钢轨头中可波及15~18 mm深度范围,实验测试与数值分析结果基本吻合。本文的研究结果对开发钢轨表面裂纹的超声次表面纵波检测方法具有一定的指导意义。     

爆破地震波对隧道影响的测试分析

某岩石隧道与采石场距离较近,对采石场爆破引起的地震波对隧道安全的影响进行研究。在隧道内壁边墙及拱顶布置测点,采用振动速度传感器测试爆破地震波速度,研究隧道内与隧道外振速传播关系。在地表采石场与隧道顶部之间平行隧道方向和垂直隧道方向布置两条测线,以测试振动速度与炸药量和距离的关系。测试结果分析表明,在现有作业条件下,爆破振动对隧道的影响在国家安全标准之内。分析得到的振速随炸药量和距离的衰减关系对爆破作业合理选用爆破参数提供了依据,据此提出了控制作业范围、一次起爆药量和采石场向下超挖量的控制值。     

绢云母片岩波速影响因素研究

通过室内、室外对绢云母片岩纵、横波速度的测试,分析了影响绢云母片岩波速的主要因素。结果表明:饱水对绢云母片岩波速有显著的降低作用,且具有明显的时间效应,饱水时间越长波速降低越明显;节理发育程度对波速无明显的影响,而弱风化岩体平均波速与节理发育程度具有较好的相关关系,强风化岩体平均波速与节理发育程度相关性较差;风化程度对波速有明显的影响,风化越强,波速越低,横波受风化的影响较纵波明显。     

高原地区高地应力隧道岩爆预判方法

盆因拉隧道是新建拉萨至日喀则铁路的关键性控制工程,在盆因拉隧道的施工时岩爆频发。对隧道岩爆地质段的岩性进行了现场测试及室内试验,依据试验结果,分别采用岩石弹性应变指数、最大储存弹性应变指标、强度脆性系数等指标对岩爆倾向进行了预测,可对工程施工予以指导。     

岩石爆破条形药包爆炸能量的近似分析

对岩石爆破条形药包爆炸各项能量分布予以近似理论计算。由于岩石爆炸气体压力场、岩石运动速度场及应力场的有所变化，单一条形药包与单一集中药包爆炸能量分布计算过程及结果均有所差异，而岩性对爆能分布的影响保持不变。     

铁路隧道围岩分级方法研究及发展

铁路隧道围岩分级研究在我国展开试验研究最早且较为系统深入,对我国地下工程围岩分级方法的发展颇有影响.本文着重介绍了从上世纪60年代至本世纪初3个阶段铁路隧道围岩分级的发展.从过去的定性划分为主逐步过渡到当前的以定性为主,辅以岩石强度、岩体纵波强度等量化指标的新分级方法向国家标准化<工程岩体分级标准>靠拢,将围岩类别改为围岩级别,序次上颠倒成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级.     

地下工程围岩分级的Fisher判别模型及其应用

基于Fisher判别思想,选用岩石质量指标、完整性系数、单轴饱和抗压强度、纵波速度、弹性抗力系数和结构面摩擦系数作为分类指标,利用观音山隧道、笔架山隧道、石山隧道、窑坑隧道和风岗隧道的26组实测资料,建立了围岩分级的Fisher判别模型,经检验,该模型的回判准确率达到100%。利用该模型对其它4组围岩样本进行判别,其结果与工程勘察结果一致,表明Fisher围岩分级模型具有较高的识别精度和工程实用性,为地下工程围岩分级提供了一种新的尝试。     

综合测井技术在太行山隧道勘察中的应用

研究目的:根据石太客运专线27.87 km长的太行山隧道洞身岩性以石灰岩、白云岩为主夹薄层角砾状泥灰岩、石膏岩及其次生的膏溶角砾岩,通过地区全部处于地下水的补给区,隧道区内断裂构造较发育,地下水较丰富的情况,在地质勘察阶段查明洞身岩层风化破碎程度、含水层及补给关系。研究方法:布置23个地质钻探孔,选择声波波速、视电阻率、自然电位、井温、井斜五个测试参数,同时以井中全景式彩色电视检测为补充,开展综合测井工作,采用概率统计方法对测试参数进行统计分析。研究结果:不同的岩性具有不同的概率曲线特征,灰岩、断层角砾岩、膏溶角砾岩离散度大,岩石破碎可能性大,对施工影响大。而鲕状灰岩、花岗片麻岩离散度小,岩石发生破碎的几率小。井中电视观测是对地下水出水情况进行判断最直接的方式。研究结论:采用上述方法可以准确判断岩层风化破碎程度、含水层及补给关系。     

论铁路道碴的选材

本文对铁路道碴质量等级的影响因素进行了分析，就现存的道碴用材上的岩性局限性，从岩石学的角度，给出了三大类岩石中能够成为一级道碴和不能达到一级道碴的岩石种类的名称以及主要优质岩石在我国的分布，对工程技术人员如何选择优质道碴和扩大石材的选择范围提出了几点步骤和建议。     

岩石含水状态对岩石膨胀力影响的研究

岩石膨胀力试验是测定膨胀岩在水环境下所产生膨胀应力的试验方法。岩石的含水状态对膨胀力测试值具有重要影响。本文通过对岩石试样进行不同含水状态的膨胀力试验,研究了含水状态对岩石膨胀力试验结果的影响程度和规律。结果表明:含水状态对膨胀力测试值的影响显著,风干状态下的膨胀力平均值是饱和状态的83.0倍,烘干状态下的膨胀力平均值是饱和状态的77.6倍,烘干或风干状态的岩石再次遇水后,会出现持续膨胀的趋势,长期干燥环境使岩石内部毛细水充分排出,当岩石再次吸水膨胀时其更具危害性。对于材质均匀,一致性较好的膨胀岩,膨胀力测试值随含水比的增大而减小,随空孔率的增大而增大,且相关性较好。     

地震波波速与围岩等级的统计分析

以TGP206A超前地质预报仪现场探测所得的同一岩性63个Ⅲ级围岩段、56个Ⅳ级围岩段的地震波波速为基础数据,对Ⅲ、Ⅳ级围岩的地震波纵波波速,纵横波波速比进行了统计分析。结果表明:Ⅲ、Ⅳ级围岩的地震波纵波波速,纵横波波速比的主要分布范围分别为:4 600～5 400 m/s、3 700～4 600 m/s;1.70～2.00、1.80～2.10;声波和地震波在探测范围上存在明显差异,两者不能按同一波速标准来推断围岩级别。     

基于模糊概率理论岩质围岩基本分级细化研究

以青岛地铁岩质围岩为研究对象,制订以定性鉴别、BQ、岩芯状态和围岩弹性纵波速度为基础的岩质围岩基本分级细化方法,并将模糊概率理论引入围岩分级中。研究结果表明:对Ⅲ和Ⅳ级围岩进行亚级划分,岩质围岩等级由原来的5级增加到7级,降低了围岩质量之间的跨度,并给出各级围岩的物理力学参数;在定性鉴别的基础上,得到BQ、岩芯状态、围岩弹性纵波速度与围岩等级之间的对应关系,进而建立以定性鉴别、BQ、岩芯状态和围岩弹性纵波速度为基础的岩质围岩基本分级细化方法;获得不同围岩分级方式的判别精度以及围岩等级与各分级指标的隶属函数,以此为基础引入模糊概率理论,建立围岩分级的模糊综合评定方法;通过现场的应用得出,该方法能降低围岩分级中的主观因素,提高围岩分级的精确度,丰富围岩分级体系。     

铁路工程地质填图雷达遥感应用研究

遥感技术的应用已成为铁路勘测设计不可或缺的手段之一，但雷达遥感图像的铁路工程地质应用极少。利用新疆北部山区SIR—C雷达遥感数据，通过遥感数字图像处理与增强，生成雷达遥感假彩色合成影像应用于岩性判释与填图。对不同岩性岩石，利用极化雷达提供的地表岩石的多种散射信息作为输入进行计算机神经网络分类，岩性识别分类的总精度为62．6％。与常规雷达数据分类对比，分类精度与岩石识别正确率均有显著提高。研究表明雷达遥感图像的解译填图在工程地质应用方面具有一些不可替代的独特优势，但利用计算机解译与自动分类的精度仍然难以满足生产要求。     

基于预测型灰色控制的列车自动运行速度控制器建模与仿真

速度控制器是列车自动运行(ATO)系统的核心技术之一.针对ATO速度控制器的调速功能,采用预测控制和灰色控制相结合的策略,综合考虑舒适性、节能性、准时性、停车精度等性能指标,并结合测速定位误差、空转打滑、操作时延等现场影响因素,建立了速度控制器数学模型.模型在车载平台下进行了仿真测试,验证了ATO速度控制器的调速功能,达到了预期的控制效果.     

隧道围岩分级的距离判别分析模型及应用

隧道围岩的分级是隧道工程中的一项重要研究工作.将距离判别分析方法应用于隧道围岩分级问题中,建立隧道围岩分级的距离判别分析模型,选用岩石等级、风化程度、岩体弹性纵波波速、岩体结构、地质构造影响程度、节理裂隙发育程度和地下水情况7项指标作为距离判别分析模型的判别因子,以工程岩体实测数据作为学习样本进行训练,建立相应判别函数对待判样本进行分级,并利用回代估计方法进行检验.并将建立的模型运用到实际隧道工程的围岩分级判别中.研究结果表明距离判别分析模型分级性能良好,预测精度高,回代估计的误判率很低,是隧道围岩分级的一种有效方法,可以在实际工程中进行推广.     

基于随机-模糊法的岩体风化分带

为提高岩体风化分带精度,减小钻探工艺及人为经验等不确定因素的影响,在对以往岩体风化分带方法进行分析研究的基础上,提出一种基于岩体纵波波速比和随机-模糊统计法相结合的风化分带新方法,并将该方法运用于沈阳至白河客运专线某桥址区岩体风化分带中。研究表明,新方法能够很好地反映岩体风化程度,避免钻探工艺及人为经验等不确定因素的影响,不仅实现了风化分带的定量划分,而且能充分顾及岩体密度、完整性、碎裂程度等影响。研究结果表明,该方法适用于岩体完整性、破碎程度以及岩体密度等特征受风化程度影响比较大,并且岩性、构造及水文条件较简单的地层。