国内岩土波速测量研究方向的综述

摘要：在我国波速测量用于岩土工程已经发展了很多年，许多研究解决了工程实际中的各类难题，目前岩土波速测量随着国内岩土工程的紧密施工，有了长足发展，但是还有很多不足之处需要不断研究和探索。本文主要探讨了近20年内，国内在岩土波速测量方面的研究方向和内容，以供与大家交流。 关键词：岩土，波速测量，研究方向

结合工程实践的具体工作，本人搜集和整理和来自图书著作、杂志期刊和网络的关于岩土波速测量的大量文献数据，对比分析认为，目前国内在岩土波速测量的研究方向上，存在以下的相关研究，值得我们关注和引起注意。按照研究的出现时间先后，报告如下： 1、方向一：温度对岩石的弹性波速和声发射的影响

该文[1]在实验室中研究了温度变化引起大理岩和辉长岩的波速变化和声发射活动.研究揭示了岩石热开裂的波速效应，并发现热开裂波速效应具有记忆性.实验同时表明岩石热开裂的波速效应，与过去被其他作者发现的热开裂声发射效应之间有着密切的关系.这些结果有助于阐明岩石热开裂的实质。 2、方向二：岩石弹性模量与弹性波速的关系

该文[2]根据应力波传播速度，用hooke介质模型推算岩石的弹性模量，所得数值远大于静态模量。用双组分hooke介质混合物模型说明了产生这种差异的机理，给出了包含细结构尺度、相界面尺度、相界面状态等在内的波长、弹性模量与弹性波速的关系式。

3、方向三：有效应力对岩石弹性波速的影响

该文[3]在围压和孔隙压力作用下，对饱和癸烷砂岩弹性波速随有效应力的变化进行了测试，分析了有效应力对岩石波速影响的基本规律，确定了描述波速随有效应力变化数学模型的基本形式，利用han和freund的测试数据，进行了有效应力对波速影响的多元非线性回归分析，得出了干燥和饱和水砂岩的波速模型.对波速随有效应力增大的机理、回归参数的物理意义以及岩石波速应力敏感性的影响因素进行了分析，并讨论了回归模型在孔隙度、孔隙压力、地应力和微裂隙反演中的应用.

4、方向四：高压下岩石弹性波速度几种测量方法的比较实验 该文认为[4]在实验室中进行高温高压条件下岩石弹性波速测量，是获取地球内部岩石多种力学和热力学数据的重要途径，其实验结果与地震波观测资料的分析对比，对于探讨地球内部结构和物质组成具有重要意义，为此，研制和发展高温高压下岩石弹性波速的测量方法受到地学领域各高压实验室的重视。高温高压下岩石弹性波速的测量方法很多，根据所使用的传压介质可将其分为两大类：液体作为传压介质的测量方法和固体作为传压介质的测量方法。液体传压介质的测量方法所获得的压力品质高，能保证在严格的静水压力下进行样品的波速测量，但由于所实现的压力和温度较低，样品组装也比较复杂，因此未能被大多数实验室采用，为了提高实验的温度和压力，近年来固体传压介质的测量方法发展很快，使用这些方法也获得了大量高温高压下岩石弹性波速的实验数据。

5、方向五：岩土体弹性波速测试及岩土体波速与物理参数的相关性

工程岩土体是自然地质作用的产物，物质组构千变万化，其物理状态的复杂性远非任何一种人工材料所能比拟。岩土体的静力学性质和动力学性质都与岩土体的物质组构和物理状态密切相关。岩土体是物质存在，岩土体的静力学性质和动力学性质是这种物质存在的两种不同表现。所以，岩土体静力学性质和动力学性质之间必然存在联系，这种联系的基础就是岩土体的物质组构和物理状态。 弹性波测试在工程上有十分广泛的应用，然而我们对于弹性波动在复杂介质中传播规律的了解还很不充分。因此研究岩土体弹性参数的变化规律及弹性参数与岩土体物理参数之间的相互关系具有重要意义。

该文[5]结合安太堡煤矿边坡工程和古月桥文物保护工程，对安太堡样品进行了超声波速测试，对古月桥展开了原位岩体测试和岩石样品室内超声波速测试；此外，还对其他工程采集的不同类型的岩石样品进行了超声波速测试。利用岩石样品测试数据，研究了弹性波速与介质物理参数之间的相关性。对岩土样品的综合分析表明，样品弹性波速和介质密度的测试值在波速—密度参数空间中呈现为混沌状态。这种混沌状态具体表现为三种相对性：整体有序与局部混沌的相对性、分布域空间位置和结构的确定与域内参数随机分布的相对性、在某一分布域内整体样本无序与各类子样本有序的相对性。另外，岩土样品弹性波速与介质密度的分布从样品分布域

的空间结构到分布域内各类子样品的分布规律具有明显的自相似性。把握这几种相对性和自相似性对于岩土介质的理论研究和工程应用都十分有意义。

6、方向六：岩石三阶弹性模量的高精度测定

该文[6]基于岩石的声弹理论，通过脉冲回波方法测量双轴加载条件下沿薄板岩样厚度方向传播的超声纵、横波波速变化，来测定岩石的三阶弹性模量。试验结果表明：将横波和纵波传感器放置于岩样中心部位的相对表面上，测量同一地点的纵、横波波速，不仅减弱了双向加载端部效应，而且克服了岩石的非均质性对测量结果的影响。此外，通过脉冲回波方法测量多次回波信号的时间差，来克服耦合剂和测量电路对走时差的影响。该方法可以实现岩石三阶弹性模量的高精度测定，从而为地应力测量声弹法的实现提供技术保障。 参考文献

[1]李纪汉，刘晓红，郝晋昇。温度对岩石的弹性波速和声发射的影响[j]，地震学报，1986（3）：293-300

[2]张培源，张晓敏，汪天庚。岩石弹性模量与弹性波速的关系[j]，岩石力学与工程学报，2001年06期

[3]葛洪魁，陈颙，韩德华。有效应力对岩石弹性波速的影响[j]，地球物理学报，2001年z1期

[4]谢鸿森，等。高压下岩石弹性波速度几种测量方法的比较实验研究[j]，中国科学：地球科学，2002年第02期

[5]李静坡。岩土体弹性波速测试及岩土体波速与物理参数的相关性研究[d]，中国地质大学，2005年

[6]田家勇，满元鹏，齐辉。岩石三阶弹性模量的高精度测定研究[j]，岩石力学与工程学报，2010，v29（s2）：3558-3561