声波检测在实际工程中的应用

赖天旭+肖铭

摘 要：以某水电工程中输水隧洞固结灌浆为例，应用声波检测对检测孔分别进行灌前、灌后全孔段声波无损检测。通过检测，了解灌前、灌后引水隧洞检测孔全孔段围岩的声速值变化情况；确定固结灌浆后一定龄期的检测孔全孔段围岩声速值；通过数据分析评价此次固结灌浆效果并得出结论，使无损声波检测在水工隧洞灌浆工程应用中具有一定的指导意义。

关键词：隧洞；围岩；固结灌浆；声波检测；灌浆效果

0引言

所谓声波测试法，就是利用声波在不同介质或在不均一介质传播特性不同，将围岩完整性、节理裂隙等变为声学参数信息反映出来，用于了解岩体的物理状态。该方法简单迅速，且不会破坏原始岩体及已形成的灌浆段。一般而言，岩体越完整、越坚硬声波传播波速就越快；而当岩体存在节理裂隙或破碎带之类的缺陷时，声波传播波速就慢，甚至完全不能传播。灌浆能够改善岩层的完整性，增加岩层强度，提高声波传播波速。

本文以某水电工程中输水隧洞固结灌浆为例，应用声波检测对检测孔分别进行灌前、灌后全孔段声波无损检测。通过检测，了解灌前、灌后引水隧洞检测孔全孔段围岩的声速值变化情况，确定固结灌浆后一定龄期的检测孔全孔段围岩声速值。通过数据分析评价此次固结灌浆效果并得出一些有用的结论，以期对无损声波检测在水工隧洞灌浆工程应用有积极的指导意义。

1技术方法及原理

检测方法为孔内声波法，可采用单孔法或双孔法。单孔法是将一发双收声波换能器放置到需检测的孔段，逐段检测，或是用两只增压式探头固定一个距离来检测，该法无需孔距校正，波速准确可靠。双孔法较为麻烦，孔间距离常需校正，因此以采用单孔法为宜。位于孔内一定位置的声波发射换能器接受主机控制发射超声波，该超声波经过耦合剂（水）传播到孔壁，并产生沿孔壁岩体滑行的折射波（即滑行波）。折射波历经相应路程，由两个相距0.2m的声波接收换能器接收，仪器主机记录并存储时刻，通过分析计算可得声波在该段岩体中的波速值，单位为m/s或km/s。

2结果与讨论

2.1结果

经过对该水电站引水隧洞固结灌浆3个试验区6个声波检测孔分别进行了灌前、灌后全孔段的单孔声波测试，将试验成果分析整理见表1。

2.2成果讨论

根据检测结果：W1-1孔位于灌浆试验段Ⅰ区，检测单孔深度6.4m，砼厚1.1m。根据声波检测资料，该孔孔壁1.2～3.4m岩体破碎，灌浆后波速明显提高；3.6～6.0m段，岩石较完整，灌浆后区段波速提高13.45%。整体入岩部分灌浆后波速提高率为17.44%，但灌浆后声波速2.88km/s仍小于设计要求的3.2km/s，未满足设计要求。

W1-2孔位于灌浆试验段Ⅰ区，检测单孔深度6.6m，砼厚0.7m。根据声波检测资料，该孔孔壁岩体破碎，灌浆后波速明显提高，整体波速提高率24.53%。整体入岩部分灌浆后波速3.44km/s大于3.2km/s，达到设计要求。

W2-1孔位于灌浆试验段Ⅱ区，检测单孔深度7.0m，砼厚0.9m。根据声波检测资料，该孔孔壁1.0～2.2m段为爆破开挖松弛带，灌浆后波速提高大，灌浆后波速为3.33km/s；孔深2.4～6.6m段岩石完整性较差，灌浆后波速提高较大，灌浆后波速为3.91km/s。整体入岩部分灌浆后波速3.77km/s大于3.2km/s，波速提高率为24.57%，灌浆效果较好，达到设计要求。

W2-2孔位于灌浆试验段Ⅱ区，检测单孔深度7.0m，砼厚1.1m。根据声波检测资料，该孔的孔壁1.2～2.4m为爆破开挖松弛带，灌浆后波速值提高，灌浆后波速为2.6km/s，区段波速提高5.99%；孔深2.6～5.2m段巖石破碎较严重，灌浆后波速提高不大，达到2.64km/s；孔深5.4～6.0m段岩石较破碎，灌浆后波速为2.86km/s。整体入岩部分灌浆后波速2.66km/s小于设计要求3.2km/s，未达到设计要求。

W3-1孔位于灌浆试验段Ⅲ区，检测单孔深度8.0m，砼厚1.1m。根据声波检测资料，该孔孔壁1.2～4.4m岩体破碎，灌浆后波速值提高，灌浆后波速为3.29km/s，区段波速提高12.47%；孔深4.6～6.0m段岩石完整性较好，灌浆后波速提高不大，达到4.04km/s。整体入岩部分灌浆后波速均大于3.2km/s，达到设计要求。

W3-2孔位于灌浆试验段Ⅲ区，检测单孔深度7.2m，砼厚1.2m。根据声波检测资料，该孔的孔壁1.2～4.8m岩体完整性差，灌浆后波速值提高，平均波速为3.25km/s，区段波速提高8.15%；孔深5.0～6.6m段岩石完整性较好，灌浆后波速提高较小，达到3.9km/s。整体入岩部分灌浆后波速均大于3.2km/s，达到设计要求。

3结论

对某一洞段围岩实施固结灌浆效果评价，首先应对围岩进行岩性或岩质分类，而后在各孔R～H曲线上取相应带声速提高率值，将相应值加权平均后作为评价指标。

从隧洞围岩完整性验收角度看，单纯以声速提高率实施灌浆效果评价并非全面，因为该指标与灌浆前围岩声速基本值密切相关，因此在实施灌浆效果评价时，还需考虑以相应声速验收指标来衡量灌浆后围岩是否达到设计要求。

参考文献：

[1]朱保粮，施建新.水工隧洞固结灌浆效果声波检测与评价[J].河海水利，2000（5）：5-6.

[2]叶绍圣.声波测试在灌浆工程中的应用[C].昆明：水电站泥沙问题总结技术讨论会，1982.