声波测井在公路隧道勘查中的应用

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1、东华理工大学毕业论文 Abstract声波测井在公路隧道勘查中的应用摘 要本文主要对广东省合水至船塘高速公路隧道勘查中的14口井弹性波测井中采集到的数据进行处理。根据设计要求，对隧道进出洞口及洞身的勘探孔进行声波测试（包括PS测井和声波速度测井）。依据实测岩体和岩石弹性波速，对小金口等几个隧道的弹性波测井资料进行了分析研究，结果表明，隧道口0到2米处为全风化层，横波速度约为0.5(km/s),纵波速度约为1.0(km/s),而岩芯样品声波测试波速约为1.5(km/s)。 4米以下波速明显增大，反映为强风化特征。16米以下横波和纵波更大，定位弱风化层。根据PS测井资料计算了岩土弹性力学参数（包括

2、动弹性模量、动剪切模量、静弹性模量等），并依据相应规范对隧道围岩类别进行了划分，结果表明，小金口等隧道围岩较完整。此成果可为合水至船塘高速公路隧道施工设计提供依据。关键词：PS测井; 声波速度测井; 围岩类别ABSTRACT This article is mainly about the data processing of the 14elastic wave logging in the reconnaissance of HeShuiChuanTang expressway, GuangDong province. The date research of elastic wave l

3、ogging indicate the tunnel of XiaoJinKou. Depend on the requirement of the design, using sonic wave testing including PS logging and sonic wave logging to give a test to the reconnaissance hole of the exit and its main part of the tunnel. I know from 0 to 2 miters is all decency. The velocity of the

4、 transverse wave is about 0.5(kilometer per second), the velocity of longitudinal wave is about 1.0 (kilometer per second), and the velocity of the sonic wave testing of the sample is about 1.5(kilometer per second). The velocity of the sonic wave extends obvious under the depth of 4m, we can confir

5、m it most decency and 16m below the velocity of the sonic is faster, so confirm it weak decency. Depend on the elasticity velocity of the wave in the rock, we can know the parameter of elasticity of the wall rock tunnel, physics index of the rock, providing a true index of the wall rock tunnel and t

6、he types of wall rock.Key words：PS logging; sonic wave logging; the types of wall rock 东华理工大学毕业论文 目录东华理工大学毕业论文 绪论目 录绪 论21.1地层21.2 岩浆岩31.3构造31.3.1变形构造31.3.2断裂构造41.4区域稳定性41.4.1新构造运动41.4.2.断裂活动51.4.3.地震活动52. 水文地质条件62.1松散岩类孔隙水62.2 基岩裂隙水62.3 红层孔隙裂隙水62.4 不良地质63. 弹性波测井73.1.PS测井73.1.1.测量原理及野外工作方法73.1.2 PS测井

7、资料整理方法83.2 声波速度测井83.2.1 测量原理及工作方法技术83.2.2 声波速度测井资料整理方法93.3 测井仪器设备94. 声波测井资料解释94.1.实测岩体波速统计124.2 岩体的力学参数计算134.3 隧道围岩分类194.4 隧道围岩的完整性评价19结 论21参考文献28绪 论合水至船塘（祁尾）高速公路位于我省东北部，是国家重点公路（纵5）河源广州（口岸）的重要一段，也是我省“三纵四横七连”的重要一纵。项目建成后，我省“西纵”将全线贯通，直接连接连霍国道主干线、上海洛阳国家重点公路、上海武汉国家重点公路，形成高速公路网的规模效益，并构成粤西、粤中地区高速公路骨架。本项目全线

8、按高速公路标准兴建，全封闭、全立交，全长约73.8公里，共设桥梁103坐，隧道13坐，涵洞594坐，互通立交3处。依据公路工程地质勘察规范（JTG0702004）和设计要求，主要对隧道进出洞口及洞身的勘探孔进行声波测试（包括PS测井和声波速度测井），获取岩体和岩石的弹性波速度；依据实测岩体和岩石弹性波速，了解隧道围岩的弹性特征，计算岩土弹性力学参数（包括动弹性模量、动剪切模量、静弹性模量等），为判定隧道围岩的破碎程度、围岩分类提供定量指标。1东华理工大学毕业论文 地质概况1. 地质概况1.1地层合水至船塘（祁尾）高速公路K40+560以前位于断陷盆地，K40+560以后位于大别造山带大别造山带

9、是夹于华北地块与扬子地块之间秦岭大别苏鲁造山带的一部分，古老的结晶基底剥露最深，变质岩层发育最全。公路沿线以由不同类型的变质岩的变质表壳岩和变质深成岩组成的“大别杂岩”为主体，由于经受强烈的变形变质作用，同构造期花岗岩浆的混合化作用和后期花岗岩浆的侵蚀破坏作用，改造和模糊了原始层序和岩性，层序难以恢复。地（岩）层及其工程特征见表1-1.表1-1地（岩）层一览表地质年代单位构造-地(岩)层单位代号厚度(m)主要岩性描述代纪世新生代第四纪全新世Q4525亚粘土、砂、卵砾石土上更新世Q3527含铁锰结核亚粘土中生代白垩纪晚世戚家桥组K2q1700红色松散砂砾岩、含砾粗砂岩早世黑石渡组K1h2400含

10、砾砂岩、细砂岩、粉砂岩侏罗纪晚世毛坦厂组J3m800安山岩、粗面岩安山或凝灰质角砾岩凤凰台组J3f1700砾岩夹石英长石砂岩及砂岩早元古代-新元古代佛子岭岩群八道尖组Pt3-Pz1b445薄层白云(二云)石英片岩夹石英岩褚佛庵组Pt3-Pz1z682薄层黑云石英片岩、白云片岩夹石英岩黄龙岗组Pt3-Pz1h936斑点状（石榴石）白云石英片岩夹石英片岩、云母片岩祥云寨组Pt3-Pz1x804薄层状石英岩,局部夹白云石英片岩下五显片麻套牛角冲片麻岩Pt3-Pz1n片麻状花岗岩、花岗质片麻岩新莆沟岩组Xgn主要为二长花岗片麻岩少量钾长花岗质片麻岩岳西片麻岩套狮子凸岩组Sgn1中细粒石英二长质、石英二

11、长闪长质片麻岩仰天凸岩组Ygn1细粒二长质片麻岩中元古代-新太古代大别山杂岩金刚岩片麻岩Pt1Jl二长(钾长)片麻岩磨子潭片麻岩Pt1Md黑云(角闪)斜长片麻岩四望山片麻岩Pt1Sm主要为条带状、条纹状角闪斜长片麻岩，次为浅红色变形脉岩，斜长角闪岩等1.2 岩浆岩公路沿线区域岩浆活动较频繁，岩浆岩极为发育。总体上划分为两大类，一类为晋宁加里东期变形变质侵入体，一类为燕山期（侏罗纪白垩纪）侵入岩和火山岩。公路沿线区域燕山期侵入岩十分发育，其总体呈北西南东向分布，与变质造山带构造方位基本一致，岩浆侵位同时受北东北北东向区域构造的控制而呈北东向展布。主要岩石类型为：二长花岗岩、角闪二长花岗岩等。工作

12、区内脉岩分布广泛，以专属性脉岩为主，区域性脉岩次之，与火山岩、侵入岩关系密切，侵入时代主要为燕山晚期。脉岩空间展布受构造裂隙控制，以北东、北北东为主，规模由几十米至上千米不等。脉岩类型从中性、酸性到碱性均有不同程度发育，其中以碱性岩脉、花岗斑岩脉最为发育。工作区内火山活动具有多旋回演化特点，喷发自中性中酸性酸性，为一连续岩浆演化序列安山岩粗安岩组合，早期为爆发相安山质火山角砾岩、集块岩、熔结凝灰岩（主要分布在K53+000K54+520段地势低洼的沟谷中）-喷溢相安山岩；安山质凝灰岩（主要分布在K53K56段山体中），晚期为侵入相粗安质角砾熔岩-喷发-沉积相粗安质熔结凝灰岩；粗安岩（主要分布在

13、K49+500K53+000段）-浅火山相闪长玢岩；花岗斑岩等（在K54+000K54+300段见揭露），统一划归毛坦厂组（J3m）。1.3构造公路沿线区构造位置属于大别造山带，是一个多期离合碰撞形成的复合造山带，变形构造非常复杂。剪切流变构造、推覆构造、伸展拆离构造、断裂构造、穹隆构造及多期褶皱构造等非常发育，共同反映了大别造山带形成演化过程。1.3.1变形构造公路沿线跨越大别山带次级的北淮阳构造带和岳西构造带，两者以磨子潭-晓天深断裂(F9)为界：（1） 北淮阳构造带以佛子岭岩群、庐镇关岩群为主，南北基本对称，构成大型复式叠加向斜构造，主要构成三期构造变形。第一期变形主要为在中深层次伸展构

14、造体制下，固态塑性流变褶皱叠层构造，发育不同程度顺层掩卧褶皱带，顺层连续辟理带、顺层靡棱岩化带、韧性滑断带。第二期变形是在中、浅层次收缩体制下形成的区域性褶皱构造，岩石由韧性变形向韧脆性变形过渡。第三期变形浅层次一系列不同级别的构造岩片，自南向北多次滑覆逆冲，使滑片内部早期褶皱产生强烈变位，褶皱鳞片构造、膝折构造、倒转褶皱发育。北部船板冲一带岩片向背逆冲于中、晚侏罗系砾岩之上，南部晓天-磨子潭断裂带是主滑面，地表表现为北倾正断层，向下变缓，呈勺式产出，形成配套的前缘推覆，后缘拉张滑覆系统，青山、晓天等火山盆地正处于拉张而发生发展、反映了大别山强烈隆生过程。本区出露以佛子岭岩群为主，表现为北以下

15、五显片麻岩套牛角冲片麻岩开头，以新莆沟片麻岩收尾的复向斜构造。（2）岳西构造带为大别造山带主体，由复杂的变质岩（石）组成，是南、北两大陆块及其间岛弧地体聚合碰状长期发展演化的巨型构造混杂岩带，主要构成三期构造变形。第一期变形为横向挤压机制下深层次高温塑性流变，形成区域性带状展布面状强韧性变形带。由各类岩石包体、矿物构成拉伸线理和矿物生长线理，主要方位为290310，平行于造山带，反映了早期韧性流动的方向。（晋宁期）第二期变形主要为中、深层次近水平伸展体制下构造变形，早期面状构造及变形变质体再次发生强烈的韧性剪切变形，表象为侧向展布的紧密平卧、斜卧褶皱，折劈理、皱纹线理等。在构造北部，褶皱轴面倒

16、向与片麻理倾向基本一致，主构造面向北倾，褶皱呈左行排列，上盘向南滑落，造山带整体自本构造带中心向外拆离滑脱。区域上呈“似穹隆”构造，具变质核杂岩特征。其成因可能与造山带根部俯冲陆壳深熔热状态变化有关，密度倒置引起古老花岗岩隆升，造成中、上地壳近水平伸展。（印支期）第三期变形为中、浅层次韧脆性变形，形成一系列北东向、北西向开阔褶皱和断裂构造，中生代大量岩体侵入和深部基岩的形成，使早期构造形迹和方位发生复杂的变位。（燕山期）1.3.2断裂构造区内不同方向脆性断裂较发育，将造山带切割成网状碎块，大型脆性断裂一般均承袭前期的韧性剪切带而构成重要的边界断裂带，一般断裂带仅发育在地表浅部，由造山后期应力释

17、放，岩石破裂形成。其中以北东向断裂最为发育，南北向断裂不发育。总的生成顺序从早到晚依次为北西西、近东西向断裂北东向断裂-北北东向断裂，构成本区脆（韧）性断裂系统。1.4区域稳定性1.4.1新构造运动晚第三纪以来，喜马拉雅运动以后，区内新构造运动活跃，它不但继承了老构造运动的特征，而且还控制地貌的形态类型及松散堆积物的分布。升降运动是区内新构造运动的一个主要特征之一，以龙门鸟观咀断裂以南，以升降运动为主，地貌上表现为中低山。上升运动剧烈和不均匀，使得中低山区沟谷深切，发育多级河谷裂点，谷底基岩裸露，并在9001200m、600750m、300500m的不同高度上有夷平面存在。以龙门鸟观咀断裂以北

18、，上升运动减弱，相对表现为沉降特征，地貌上为丘陵和河谷平原，河道摆动明显，发育平行梳状水系，第四系沉积物发育。1.4.2.断裂活动断裂活动是新构造运动的又一主要表现形式，断裂活动的发生不但控制着第四系沉积物的发育，而且还引发地震、地下热水出露和深部岩浆的外溢。路线经过地段没有发现规模较大的第四纪断裂活动，但调查区域磨子潭晓天深断裂（F9）在路线附近以外地段见第四纪活动迹象。1.4.3.地震活动工作区及邻区小震发生频繁，据不完全统计，仅1971年1985年期间共发生了几十次地震（微震）。二十世纪以来发生有感地震4次，最强的达6.25级，为1917年2月22日，位于安徽霍山。据观测，这些地震大多发

19、生在深大断裂带及其次级断裂上。根据2001年8月1日实施的中华人民共和国国家标准中国地震动参数区划图（GB18306-2001），公路沿线地震动峰值加速度分别为0.10g（K0K70）和0.05g（K70终点），相应地震动基本烈度为度和度区。 28东华理工大学毕业论文 水文地质条件2. 水文地质条件区内地下水划分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和红层孔隙裂隙水三类：2.1松散岩类孔隙水分布于淠河中、下游的苏家埠六安本厂埠一带。孔隙潜水水位埋深1.933.40m。2.2 基岩裂隙水基岩裂隙水广泛分布于公路沿线，主要含水岩组系上太古界和元古界的变质岩；蚌埠期和燕山期的侵入岩。其次是中生界的火山岩、沉积

20、岩等。依据不同的富水条件及特征，将区内的基岩裂隙水分为3个亚类：层状岩类裂隙水、块状裂隙水及断层脉状水。2.3 红层孔隙裂隙水由于该岩组胶结较致密，风化裂隙不甚发育，透水性差，地下水补给及富村存条件差，所以该岩组赋水性极差。大部分分布在低山丘陵区，水质类型为HCO3Ca型和HCO3CaNa型，矿化度小于0.5g/l。2.4 不良地质(1)膨胀土。(2)软土。(3)滑坡及崩塌。主要分布在K22以后。深挖方主要为石英片岩夹云母片岩，不均匀对于路面基层材料不一而足，一孔不能全面反映整个挖方段的地质情况，任何设计的夸大及保守都是不合理或危险的,必须采用物探及槽探全面反映整个挖方段的具体情况。特别是转步

21、圆闪长玢岩夹有变质岩的俘虏体，地质情况因地异，千差万别，任何设计的夸大及保守也都是不合理或危险的。侏罗系火成岩的岩性相差亦较大，不长的断面可见凝灰岩，凝灰质角砾岩，集块岩。节理裂隙相差亦较大，加上第四系覆盖较严重，风化层厚度不均匀，岩性软硬差异悬殊，给探槽工作带来不便，增加工作难度，初勘工作这方面工作量较少或没有，要形成对应各层的的物理力学性质工作量较大，特别是短时间内完成，难度较大。东华理工大学毕业论文 弹性波测井3. 弹性波测井由于交通部门建造公路隧道的需要，近年来迅速发展了弹性波速度测试方法。它不仅可以提供动弹性常数，还能通过相关关系确定静力学参数。如土的物理学指标，地震稳定性评价以及抗

22、震设计中的地震反应谱等。因此，波速测试已成为土建工程和地震工程中重要的原位测试手段。声波测井是利用弹性波在钻孔中传播的各种规律来研究钻孔剖面，解决工程地质问题的一种有效方法。在工程地质勘察中应用最多的是弹性波速度测井（PS测井和声波速度测井），它是在钻孔中直接测量地震波传播的平均速度和层速度，利用岩层中传播的速度特征来评价岩体质量和工程稳定性的一种方法。如果采用不同的观测方式，那么在钻孔中既可测量纵波速度，也可测量横波速度。PS测井主要是测量弹性波在岩层中的传播速度，超声波速度测量岩体的声波传播速度。以下是弹性波测井的原理和方法。3.1.PS测井PS测井是纵波（P波）、横波（S波或剪切波）速度

23、测井的简称，它能够可靠的原位测定地层的纵波和横波速度，目前广泛应用于工程地质调查中。3.1.1.测量原理及野外工作方法（1）震源设置：在井口附近（1米左右）的地表设置一厚木板作为震源，为增大摩擦阻力，可在激发板的下面放置些砂子，以便激发时木板稳定。（2）测量：将三分量井中检波器置于井底，使其中两组水平方向的检波器用来接收剪切波，垂直检波器接收纵波；测量时给井中检波器的橡皮囊充气或充水，使橡皮囊另一侧的垫板与井壁紧密耦合；用重锤分别沿水平方向敲击厚木板两端以激发剪切波，竖立敲击激发纵波，同时将井中三分量检波器接收到的波转换成电信号通过电缆传送到地面记录仪中。沿水平方向敲击厚木板两端所记录的剪切波

24、S左、S右的波形相似，相位相反。如图3-1所示。图3-1 PS测井示意图测完一个点后，放掉井中检波器橡皮囊中的气或水，将井中检波器提升到下一个测点（测点距为0.5米），如此测定全井。3.1.2 PS测井资料整理方法（1）资料整理：在资料解释之前，首先应选定S波最佳接收方向的记录；分别绘制P波和剪切波S左、S右的波形图；进行相位对比，选择一个峰值明显，能由浅入深进行连续追踪对比的相位；确定相位的时间值。（2）划分地层界面：绘制出时深（Zt）曲线，依据P、S波Zt曲线折曲点划分地层界面。（3）速度计算：根据时深曲线的直线性，作出该段的斜率线，斜率的倒数即为该段的视速度。通过反复的正演计算，直至计算

25、结果与实测数据一致，即为各实际地层的速度。3.2 声波速度测井声波速度测井是利用钻孔测取不同深度岩体声波传播速度的一种有效方法。它可较详细的划分岩层获得连续变化的速度界面和岩层的声波传播速度，从而弥补PS测井因激发的地震波波长较长及测点间距较大而不能细致划分岩层获得岩层速度信息的弱点。3.2.1 测量原理及工作方法技术一般可采用单孔和跨孔声波测井两种方式。本次测试采用的是单孔测量方式，该方法的原理如下：如图3-2所示，在钻孔轴线上放置“单发双收”型换能器。其中S1、S2为接收换能器，F为发射换能器，F至S1的距离称为源距（l），S1至S2之间的距离称为间距（）。工作时，发射换能器向井壁辐射声波

26、，当声波入射角等于临界角（）时，在井壁产生“滑行波”，滑行波在滑行过程中引起井液振动，从而在井液中产生折射，折射波被接收换能器接受。由于滑行的纵波速度大于滑行的横波速度，所以最先到达接收换能器的是滑行纵波产生的折射波（称之为首波）。声波旅行的路径如图3-2所示。图3-2 单孔测井原理示意图声波由F至S1的走时为： ； （3-1）声波由F至S2的走时为： （3-2） 故。因此，可测得岩体纵波声速：。测量时把通过6心电缆线与声波仪连接的“单发双收”测井换能器置于井底，按选定的测点距（测点距为0.5米）由下向上提升，逐点进行测量，依次测取各测点上到达换能器S1和S2的首波所需的时间t1及t2，直到测

27、完全井。3.2.2 声波速度测井资料整理方法（1）计算各测点时差（）： ； （3-3） （2）计算各岩层的声速（）： ； （3-4）（3）绘制声速孔深（）曲线3.3 测井仪器设备采用武汉岩海工程技术开发公司生产的RS-STOC1型声波检测仪，各项性能指标见表3-2。表3-2 RS-STOC1型声波检测仪主要性能指标仪器名称型号主要性能指标生产厂家测程范围准确度等级声波检测仪RS-STOC1060V1S武汉岩海工程技术开发公司东华理工大学毕业论文 声波测井资料解释4. 声波测井资料解释太阳河yk64+265左8下面是太阳河yk67+760右8 处的综合测井图，由图4-1结合表4-1可以知道以下情

28、况：在地表0到3米处横波速度约0.4(km/s),纵波速度约0.8（km/s）,而岩块波速平均月1.3（km/s）,明显横波速度最慢，然后是纵波，岩块中的波速最快。在3米处速度有个明显的上升，表明这里是风化层交接处.从3米到20米处速度无明显变化，有增加也是由于岩石坚硬度的增加而引起的速度变大。再往下就是完好的没有被风化过的岩石了。再根据取芯样品就可得到岩性的结论。图4-1综合测井曲线图A、（03m）：全风化正长花岗岩。 围岩级别（VI）完整程度：极破碎B、（315m）：强风化正长花岗岩。围岩级别（V）完整程度：破碎C、（1520m）：强风化正长花岗岩 围岩级别（IV）完整程度：破碎D、（20

29、23m）：弱风化层。 围岩级别（IV）完整程度：破碎梅子关zk46+815右8下面是小金口zk46+815右8处的综合测井图，由图4-2结合表4-1可以知道在0到2米处横波约0.5(km/s),纵波约1.0(km/s),岩块波速约1.5(km/s)，是全风化层。往下波速呈线形上升，在3米处岩块波速急剧变大，表明这里的风化情况要比地表好，应属强风化层。再往下一直到13米处岩块波速无明显变化，横波和纵波由于岩土密实度和坚硬度增加而逐渐增大。13米以后岩块波速又一次急剧变大，既然13米以上就是弱风化层，那么只有岩性变化才能解释波速变大的原因。这里可能是两种岩性岩层的互层处。图4-2综合测井曲线图A、

30、（02m）：处是全化片岩 。围岩级别（VI）完整程度：极破碎B、（25m）：是强风化片。围岩级别（V）完整程度：极破碎C、（512m）：风化的砾岩。围岩级别（IV）完整程度：较破碎D、(1221m)：强风化粗面岩。围岩级别（III）完整程度：破碎E、（2125m）：强风化粗面岩。围岩级别（II）完整程度： 较完整梅子关YK47+750左8 下面是小金口YK47+750左8处的综合测井曲线图，由图4-3结合表4-1可知道在0到2米处是覆盖层，横波波速约0.6（km/s），纵波和岩块波速相差不大都大约1.1（km/s）,往下随深度增加速度相应线形增大。但是在8米到12米之间有明显的波动，这里可能是

31、一个夹层或是构造破碎带。图4-3综合测井曲线图A、（02米）碎石土。 围岩级别（VI）完整程度：极破碎B、（210米）强风化砂质板岩。围岩级别（IV）完整程度：极破碎C、（1024米）弱风化砂质板岩。围岩级别（III）完整程度：破碎D、（24米以下）是完好的岩层。 围岩级别（II）完整程度：较完整4.1.实测岩体波速统计对14个钻孔测试的波速按岩性和风化程度进行了分类统计（见表4-1）。表4-1 岩层波速分类统计一览表岩性风化程度最低波速（km/s）最高波速（km/s）平均波速（km/s）PS测井波速测井PS测井波速测井PS测井波速测井VsVpVpVsVpVpVsVpVp亚粘土0.3010.6

32、860.7151.5320.5611.08碎石土0.2980.6580.8891.5670.5781.125砾岩全风化0.5741.0341.0940.6651.2431.740.6031.1271.28强风化0.7111.2451.271.4012.4523.1880.9241.6161.794弱风化1.2752.1752.2762.1663.5123.8471.8082.9613.134粗面岩弱风化1.3272.5213.1282.0383.8724.1721.6473.133.565闪长斑岩弱风化1.8013.1463.6572.2463.6174.1692.0653.423.935微风

33、化1.8123.1573.6982.3983.8914.2892.2793.714.185正长花岗岩全风化0.3860.7861.1020.4750.9161.4320.4180.8351.295强风化0.3570.8281.3541.0461.7362.6120.7381.3652.261弱风化1.4562.4562.9682.3683.8174.2572.1043.8284.244闪长玢岩强风化0.4591.211.6941.3132.12.940.81.642.11弱风化1.2522.22.1173.4114.031.7262.773.104凝灰岩强风化0.5141.0211.8560.

34、8981.6982.4580.7841.3522.133弱风化1.1452.0142.7592.1993.5484.0071.9793.1783.781花岗片麻岩全风化0.3250.7681.1520.5891.1781.7690.4510.9551.559强风化0.6131.2411.8640.9531.6742.6840.7691.4612.247弱风化1.4562.5683.122.3653.8124.2682.0633.483.944片麻岩全风化0.2460.7821.230.9821.8672.3440.5731.051.741强风化0.6221.2032.0231.5522.834

35、2.9930.7551.4152.358弱风化1.2382.1563.0362.2473.6124.4942.2653.3013.831片岩全风化0.5260.9991.4890.5531.0511.6610.5391.0231.546强风化0.6611.2362.0480.6691.2512.3690.6651.2442.209弱风化0.7131.3552.4981.1072.5682.9590.9161.9052.741板岩全风化0.470.8790.8970.6851.1981.2220.5711.0361.006强风化0.5911.0351.0561.6322.5232.5730.91

36、91.4511.621弱风化1.2262.1732.0512.2663.6423.7751.7842.9322.992统计结果表明：(1)、该区第四纪坡积、残积层的地震波速度较小：横波波速（Vs）约在0.30.9km/s之间，平均为0.7km/s；纵波波速（Vp）约在0.671.55 km/s之间，平均为1.10 km/s。(2)、不同岩性或不同风化程度条件下，地震波速度也不同。如弱风化条件下的片麻岩、花岗片麻岩、正长花岗岩和闪长斑岩等，其波速相对较大，即纵波速度平均都在3.80 km/s以上，最大为4.40km/s左右；横波速度平均都在2.00km/s以上，最大为2.30km/s左右。而其他

37、岩性的岩层纵波速度一般小于3.7km/s，横波速度一般在2.0km/s以下，尤其是弱风化的砾岩、闪长玢岩、片岩及板岩等的纵、横速度更是在3.2km/s和1.8km/s以下。强风化岩层由于岩体破坏，松散，弹性较差，因此波速相对弱风化或微风化岩层较小，纵波速度一般在1.602.30km/s之间，横波速度一般在0.660.92km/s之间。全区各类岩体波速相比，片麻岩和花岗片麻岩的波速最高，片岩的波速最低。4.2 岩体的力学参数计算在公路工程地质勘察中，声波测井能在现场就地进行，即在岩土所处之处原位，保持着原位状态和原位应力条件下工作，并可取得岩、土多种物理及力学参数。地震波速度测井不仅可以提供动弹

38、性常数，还能通过相关关系确定静力学参数。根据弹性波动力学理论，岩土中纵、剪切波速度可用下式表示： （4-1） （4-2）式中：分别为纵波和剪切波速度；为动弹性模量；为岩土质量密度；为动泊松比。各项力学参数可按下式计算：动泊松比：； （4-3）动切变模量：； （4-4）动弹性模量：。 （4-5）然而，在工程设计中常采用静态值，依据下列关系式即可计算静弹性模量（）：（适用于岩石或完整岩体）（适用于大部分岩体，包括裂隙和破碎的岩体）（适用于松软、破碎而有充水的岩体）式中：动、静弹性模量（103Mpa）。依据实测纵波、横波速度，计算隧道围岩的力学参数如以下列表所示：太阳河隧道波速测试成果表钻孔位置:y

39、k64+265左8米表4-2太阳河隧道波速测试成果表岩性深度岩体波速(P-S)岩体声波泊松比动弹性模量动剪切模量静弹性模量围岩类别完整系数H(m)Vp(Km/S)Vs(Km/S)Vp(Km/S)uEd(Gpa)Gd(Gpa)Es(Gpa)全风化正长花岗岩0.500.7860.3861.1021.8000.3410.7190.2980.001VI0.051.000.8070.3981.2311.8000.3390.7640.3170.001VI0.071.500.8140.4051.3421.8000.3360.7890.3280.001VI0.082.000.8540.4271.3681.80

40、00.3330.8750.3650.002VI0.082.500.9160.4751.4321.8000.3161.0690.4510.280VI0.09强风化正长花岗岩3.001.2050.6511.8242.0000.2942.1930.8480.950VI0.153.501.2310.6501.8572.0000.3072.2080.8450.961VI0.154.001.2540.6691.8642.0000.3012.3290.8951.052V0.154.501.2850.6691.8792.0000.3142.3530.8951.070V0.165.001.2940.6741.8

41、852.0000.3142.3870.9091.098V0.165.501.2980.6781.8962.0000.3122.4130.9191.118V0.166.001.3020.6891.9142.0000.3062.4790.9490.976V0.166.501.3150.7121.9352.0000.2932.6211.0141.061V0.167.001.3410.7121.9462.0000.3042.6441.0141.075V0.177.501.3510.7581.9482.0000.2702.9191.1491.247V0.178.001.3650.7691.9512.00

42、00.2682.9981.1831.298V0.178.501.3780.7581.9652.0000.2832.9491.1491.266V0.179.001.3890.7691.9782.0000.2793.0251.1831.316V0.179.501.3940.7711.9862.0000.2803.0431.1891.327V0.1710.001.4010.7722.0672.0000.2823.0561.1921.336V0.1910.501.4120.7752.1242.2000.2843.3941.2011.563V0.2011.001.4250.7752.1652.2000.

43、2903.4091.2011.574V0.2111.501.4350.7742.1782.2000.2953.4131.1981.576V0.2112.001.4480.7892.2352.2000.2893.5301.2451.658V0.2212.501.4530.7942.2682.2000.2873.5701.2611.687V0.2313.001.4650.7982.2792.2000.2893.6121.2741.716V0.2313.501.4750.8042.2862.2000.2893.6651.2931.754V0.2314.001.4780.8092.3012.2000.

44、2863.7041.3091.782V0.2314.501.4860.8122.3452.2000.2873.7341.3191.804V0.2415.001.5340.8692.3562.2000.2644.1991.5102.151IV0.2415.501.5570.8872.3762.2000.2604.3611.5742.277IV0.2516.001.5680.8992.3842.2000.2554.4631.6162.357IV0.2516.501.5890.9242.3872.2000.2454.6751.7082.527IV0.2517.001.6240.9752.4122.2

45、000.2185.0951.9012.876IV0.2617.501.6570.9892.4232.2000.2235.2651.9563.020IV0.2618.001.6681.0122.4452.2000.2095.4472.0483.178IV0.2618.501.6871.0252.4562.2000.2075.5822.1013.297IV0.2719.001.6891.0262.4572.2000.2085.5932.1053.307IV0.2719.501.7241.0352.4612.2000.2185.7422.1423.440IV0.2720.001.7361.0462.

46、4682.2000.2155.8492.1883.537IV0.27弱风化正长花岗岩（破碎带）20.502.4561.4562.9682.4000.22912.5064.24011.057III0.3921.002.5341.5323.0242.4000.21213.6544.69412.613III0.4021.502.6871.5863.1062.4000.23314.8835.03114.354III0.4222.002.7561.6123.1252.4000.24015.4665.19715.206III0.4322.502.7651.6233.2542.4000.23715.6435

47、.26815.467III0.4723.002.7691.6253.2682.4000.23715.6835.28115.527III0.47小金口隧道波速测试成果表钻孔位置:ZK46+815右8米表43小金口隧道波速测试成果表岩性深度岩体波速(P-S)岩体声波泊松比动弹性模量动剪切模量静弹性模量围岩类别完整系数H(m)Vp(Km/S)Vs(Km/S)Vp(Km/S)uEd(Gpa)Gd(Gpa)Es(Gpa)全风化片岩0.500.9990.5261.6611.3000.3080.9410.5530.002VI0.051.001.0200.5371.4891.3000.3080.9810.57

48、70.002VI0.061.501.0510.5531.4891.4000.3081.1200.6120.003V0.06强风化片岩2.001.2360.6612.3691.4000.3001.5900.8740.008V0.082.501.2510.6692.0481.6000.3001.8610.8950.719V0.09弱风化片岩3.001.3970.7352.5681.6000.3082.2621.0801.001V0.113.501.4520.7642.7221.6000.3082.4441.1671.142V0.124.001.3550.7132.5451.6000.3082.12

49、91.0170.903V0.104.501.3620.7172.5931.6000.3082.1521.0280.920V0.105.001.6300.8582.7781.6000.3083.0821.4721.694IV0.155.501.6870.7802.7501.6000.3642.6561.2171.315IV0.166.001.6350.9142.6692.1000.2734.4661.6712.359IV0.156.501.6550.9252.8362.1000.2734.5741.7112.446IV0.157.001.9070.8672.9272.1000.3704.3251

50、.5032.248IV0.207.501.8920.8602.9272.1000.3704.2551.4792.194IV0.208.002.0341.0522.9592.1000.3176.1232.2133.788IV0.238.501.8630.8472.8652.1000.3704.1271.4352.096IV0.199.002.0451.0572.7502.1000.3186.1832.2343.844IV0.239.502.0150.9162.6952.1000.3704.8271.6782.651IV0.2210.002.1930.9972.8362.2000.3705.991

51、1.9883.666IV0.2610.502.3391.0632.8962.2000.3706.8102.2604.443IV0.3011.002.3740.9872.8362.2000.3965.9821.9483.657IV0.3111.502.3541.0752.6182.2000.3686.9572.3114.588III0.3012.002.3451.0792.4982.3000.3667.3142.3284.945III0.3012.502.5681.1072.5612.3000.3867.8122.4515.459III0.36弱风化粗面岩13.002.5211.3273.128

52、2.3000.30810.5993.5228.626III0.3513.502.5571.3463.5932.3000.30810.9043.6239.002III0.3614.002.8031.4753.5402.3000.30813.0954.35111.846III0.4314.502.8331.4913.6242.3000.30813.3804.44612.236III0.4415.002.6751.4083.4012.3000.30811.9323.96510.304III0.3915.502.8841.5183.3282.3000.30813.8694.60912.913III0.4516.003.0171.5883.2652.3000.30815.1785.04314.783III0.5016.503.1241.6443.5932.3000.30816.2675.40516.402III0.5317.002.8501.50