裂隙岩体在受荷条件下的声学特性研究

摘要

自６０年代超声波测试技术应用到岩石工程领域以来，已经成功地用于岩石、岩体和土体动弹性参数测试、岩体结构分类、参数确定以及岩体质量评价等问题，因而得到岩土工程界的广泛重视，并已进行了大量的理论与实验研究。在应用中用声速确定岩体的完整性系数，作为岩体质量分级的一个重要指标，已纳入了我国工程岩体分类国家标准；但目前的研究基本上是沿声速和衰减两个参数而展开的，对于岩石和岩体的声学特性与应力状态的相关性、对于与应力状态相关联的加载和卸载过程、对于声波信号中的信息如何应用等等，还是尚未解决的问题，因而目前的声波测试还难以解决声波与岩石力学特性相关的较复杂问题，这就阻碍了超声波测试技术在岩土工程领域的更广泛的应用。为此本文重点研究裂隙岩体在受荷条件下的声学特性理论模型，研究声波信号处理技术的新方法。通过大量的实验验证和对声波波形记录的数值分析，系统地揭示了微裂隙岩石和裂隙岩体在加卸荷过程中的声学特性。其主要工作如下：（１）通过分析岩石中裂隙的性态和对岩体中裂隙的界定，从宏观角度将含裂隙岩石视为连续介质，推导了超声波在其中传播时的声速及衰减与弹性参数的理论关系；然后就岩石中裂隙在自由应力状态下对超声波传播的影响进行了详细的?