[发明专利]一种冻结壁平均抗压强度超声波检测方法

说明书

本发明公开冻结壁平均抗压强度超声波检测方法，包括如下步骤：(1)建立冻结壁平均抗压强度与超声波波速、土体密度和土体含水率三个因子之间函数关系式；所述超声波波速为超声波在冻结壁内的波速，所述土体密度是冻结壁冻结前的密度，所述土体含水率为冻结壁冻结前的含水率；(2)检测待测冻结壁的超声波波速，然后将检测到的超声波波速带入步骤(1)中的函数关系式中，计算得出待测冻结壁平均抗压强度。利用本发明的检测方法能够通过检测不同层位土层超声波传播速度，即可定量的测定测温孔与冻结孔或两冻结孔之间冻结壁平均抗压强度，达到整体掌握冻结壁强度的目的。

技术领域

本发明涉及冻结壁检测。更具体地，涉及一种冻结壁平均抗压强度超声波检测方法。

背景技术

人工冻结法具有良好的封水性能，且形成人工冻结帷幕强度高、地层可复原性好，所以该方法已经成为不稳定含水地层中地下工程施工的首选方法。但是当地下水流速大于5m/d时，往往会发生冻结壁强度不均匀现象。冻结壁平均抗压强度大小决定了掘砌施工期间冻结壁稳定性、开挖步距及开挖时间。特别针对一些强度较低、易膨胀、冻胀率较高的粘土，需要提高其冻结帷幕强度(一般考虑平均温度为-10℃以下的抗压强度)，防止掘砌施工期间出现片帮等现象。

目前主要的冻结壁平均抗压强度监测手段为测温孔监测，即在测温孔中布置温度传感器，实时监测不同层位温度变化。根据室内实验获得的不同层位温度与抗压强度之间关系公式，推测冻结壁抗压强度。但是该方法易受到布置位置的限制，只能够反映出井筒冻结的某些位置的冻结壁抗压强度，达不到整体掌握冻结壁强度的技术要求。特别是当冻结壁出现局部强度不足情况时，很难利用某位置测温孔的数据来判断某区域的冻结壁平均抗压强度，往往对已经出现冻结壁强度不足后知后觉，为接下来掘砌施工工序带来极大的风险。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种解决目前测温孔监测只能够反映出井筒冻结的某些位置的冻结壁抗压强度，达不到整体掌握冻结壁强度的一种冻结壁平均抗压强度超声波检测方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种冻结壁平均抗压强度超声波检测方法，包括如下步骤：

(1)建立冻结壁平均抗压强度与超声波波速、土体密度和土体含水率三个因子之间函数关系式；所述超声波波速为超声波在冻结壁内的波速，所述土体密度是冻结壁冻结前的密度，所述土体含水率为冻结壁冻结前的含水率；

(2)检测待测冻结壁的超声波波速，然后将检测到的超声波波速带入步骤(1)中的函数关系式中，计算得出待测冻结壁平均抗压强度。

上述冻结壁平均抗压强度超声波检测方法，步骤(1)中，冻结壁平均抗压强度与超声波波速、土体密度和土体含水率三个因子之间函数关系式如式(Ⅰ)所示：

F_y＝a+bV+cρ+dω+eρω+fρV+gωV+hρ²+iω²+jV² (Ⅰ)

a为待定常数项，b～j为待定系数项，待定常数项和待定系数项均是根据实验数据多元线性回归分析获得，V为超声波波速km/s；ρ为土体密度g/cm³；ω为土体含水率wt％。

上述冻结壁平均抗压强度超声波检测方法，在步骤(1)中，建立冻结壁平均抗压强度与超声波波速、土体密度和土体含水率三个因子之间函数关系式时，首先对不同层位冻土体进行超声波传播特性实验，具体试验步骤如下：

(1-A)根据勘察单位对冻结深度范围内土层特性的统计分析资料，选取待建结构埋设范围内主要土层，采集待检测对象不同层位土体，即为土样试块，封装后立即送至实验室；

(1-B)测试土样试块的含水率ω和土体密度ρ；

(1-C)将步骤(1-A)中的土样试块，按照实验设计温度放入低温柜式多功能冻土力学实验装置内密封恒温至少24小时，成为冻土试块；