[发明专利]横观各向同性岩体原位动弹性模量的各向异性系数的测量方法

摘要

本发明涉及一种横观各向同性岩体原位动弹性模量的各向异性系数测量方法，测量方法采用在横观各向同性岩体的平整面上布置相互平行且孔口呈等边三角形的第一测试孔、第二测试孔和第三测试孔，每个测试孔的轴线倾角则根据横观各向同性岩体的各向同性面与水平面之间的夹角是否大于45度确定；测量方式包括采用单孔测试方式对每个测试孔分别进行超声波纵波测量，并采用孔间穿透测试方式对任意两孔间进行超声波纵波穿透测试，然后对测得的波速数据进行处理和计算分析后获得横观各向同性岩体的原位动弹性模量的各向异性系数。该方法具有对现场横观各向同性岩体扰动小和测得的原位动弹性模量的各向异性系数准确的优点。

主权项

一种横观各向同性岩体原位动弹性模量的各向异性系数的测量方法，包括在横观各向同性岩体(1)内布置测试孔和通过超声波设备在测试孔内测量横观各向同性岩体(1)的超声波传播速度及数据获取与处理方法，其特征在于，所述的测试孔在横观各向同性岩体(1)内布置是指：A.在待测的横观各向同性岩体(1)的平整面上标出第一测试孔(2)、第二测试孔(3)和第三测试孔(4)的孔口中心位置，第一测试孔(2)、第二测试孔(3)和第三测试孔(4)的孔口中心点连线构成一等边三角形，第一测试孔(2)、第二测试孔(3)和第三测试孔(4)的每两两轴线相互平行且两者之间垂直距离为1.0～1.5m，第一测试孔(2)、第二测试孔(3)和第三测试孔(4)的直径为超声波仪器的测量探头的最大直径的1.5～2.0倍，第一测试孔(2)、第二测试孔(3)和第三测试孔(4)的长度大于估计的横观各向同性岩体(1)的表层松弛深度的二倍且总长度不小于5.0m；B.确定横观各向同性岩体(1)的各向同性面与水平面的夹角a，若夹角a小于或等于45度时，则钻设的第一测试孔(2)的轴线、第二测试孔(3)的轴线和第三测试孔(4)的轴线垂直于横观各向同性岩体(1)的各向同性面，若夹角a大于45度则钻设的第一测试孔(2)的轴线、第二测试孔(3)的轴线和第三测试孔(4)的轴线平行于横观各向同性岩体(1)的各向同性面且第一测试孔(2)的轴线、第二测试孔(3)和第三测试孔(4)的轴线与水平面的夹角等于横观各向同性岩体(1)的各向同性面与水平面的夹角；所述的数据获取与处理方法是指：C.采用单孔测试方式对第一测试孔(2)、第二测试孔(3)和第三测试孔(4)都进行一次超声波纵波测试，然后采用孔间穿透测试方式分别进行第一测试孔(2)与第二测试孔(3)之间、第二测试孔(3)与第三测试孔(4)之间、第三测试孔(4)与第一测试孔(2)之间的超声波纵波穿透测试；D.根据单孔测试方式获得的横观各向同性岩体(1)的超声波纵波波速特征曲线，截取每一条纵波波速特征曲线上松弛分界点至测试孔孔底段的波速数据并计算出平均纵波波速，分别获得横观各向同性岩体(1)内沿第一测试孔(2)、 第二测试孔(3)和第三测试孔(4)轴线方向的平均纵波波速值V1、V2和V3；E.根据孔间穿透测试方式获得的横观各向同性岩体(1)的超声波纵波波速特征曲线，截取每一条纵波波速特征曲线上松弛分界点至测试孔孔底段的波速数据并计算出平均纵波波速，从而分别获得横观各向同性岩体(1)内沿第一测试孔(2)与第二测试孔(3)之间、第二测试孔(3)与第三测试孔(4)之间、第三测试孔(4)与第一测试孔(2)之间垂直测试孔轴线方向的横观各向同性岩体(1)的平均纵波波速值V12、V23和V31；F.若横观各向同性岩体(1)的各向同性面与水平面的夹角a小于或等于45度，则根据(式1)计算关于横观各向同性岩体(1)的各向异性面上动弹性模量比上各向同性面上动弹性模量的动弹性模量各向异性系数ηd，若横观各向同性岩体(1)的各向同性面与水平面的夹角a大于45度，则根据(式2)计算关于横观各向同性岩体(1)的各向异性面上动弹性模量比上各向同性面上动弹性模量的各向异性系数ηd；式中，V1、V2和V3分别为采用单孔测试方式获得的沿第一测试孔(2)、第二测试孔(3)和第三测试孔(4)轴线方向的横观各向同性岩体(1)的平均纵波波速值；V12、V23和V31分别为采用孔间穿透测试方式获得的沿第一测试孔(2)与第二测试孔(3)之间、第二测试孔(3)与第三测试孔(4)之间、第三测试孔(4)与第一测试孔(2)之间垂直测试孔轴线方向的横观各向同性岩体(1)的平均纵波波速值。