柱状节理岩体洞室工程围岩松弛深度的原位测试方法

摘要

本发明涉及一种柱状节理岩体洞室工程围岩松弛深度的原位测试方法。该方法包括在柱状节理岩体内开挖洞室的周围平行和垂直于柱状节理岩体柱体轴线的测试钻孔的设计与布置，测试项目的选择、松弛深度的确定和综合测试方法。洞室开挖后，在监测断面的关键部位布设测试钻孔，采用单孔与跨孔声波、数字钻孔摄像综合的原位测试手段，获得开挖洞室监测断面的围岩弹性波和节理裂隙特征，根据卸荷松弛区声波波速降低和对应的岩体裂隙情况综合判定围岩松弛深度。本发明技术方案简洁，测试手段可靠，确保柱状节理岩体卸荷松弛信息的综合采集和对比分析，准确确定围岩的松弛深度，可广泛应用于水利水电、交通、地下试验场等柱状节理岩体开挖与支护工程。

主权项

柱状节理岩体洞室工程围岩松弛深度的原位测试方法，包括测试孔的布置，单孔声波仪、跨孔声波仪和数字钻孔摄像仪的采用与松弛深度的确定，其特征在于：开挖洞室（1）开挖在柱状节理岩体中，所述测试孔的布置采用在开挖洞室（1）的右侧边墙洞室高度1/2处垂直于柱状节理岩体柱体轴线（2）开出第一测试孔（3）、第二测试孔（4），第一测试孔（3）与第二测试孔（4）沿开挖洞室（1）轴线方向相互平行，两孔间距为1.0~1.5m，在开挖洞室（1）的底板中心处平行于柱状节理岩体柱体轴线（2）向下开出第三测试孔（5）、第四测试孔（6），在开挖洞室（1）的左侧边墙洞室高度1/2处垂直于柱状节理岩体柱体轴线（2）开出第五测试孔（7），第三测试孔（5）与第四测试孔（6）沿开挖洞室（1）轴线方向相互平行，两孔间距为1.0~1.5m，在开挖洞室（1）的左拱肩垂直于拱切线向上开出第六测试孔（8），在开挖洞室（1）的拱顶中心处平行于柱状节理岩体柱体轴线（2）向上开出第七测试孔（9），在开挖洞室（1）的右拱肩斜向上开出第八测试孔（10）；在所述的第一测试孔（3）、第三测试孔（5）、第五测试孔（7）、第六测试孔（8）、第七测试孔（9）、第八测试孔（10）内首先置放单发双收的单孔声波探头，对柱状节理岩体进行自孔底至孔口方向提拉、单元测试间距为20cm的单孔声波测试，测试完成后取出单孔声波探头，再置放数字钻孔摄像探头，自孔口至孔底方向以小于2.0m/min的推进速度匀速推入孔内，在重点关注的部位，降低推进速度至1.0m/min甚至更小，对柱状节理岩体中的各测试孔孔壁360°图像进行采集，测试完成后取出数字钻孔摄像探头，再对第一测试孔（3）与第二测试孔（4）、第三测试孔（5）与第四测试孔（6）内分别置放两个单发单收跨孔声波探头，将两个跨孔声波探头同时推送至各自孔底相同位置，然后同时向孔口方向提拉20cm的测试距离；综合分析现场单孔、跨孔声波测试和钻孔摄像测试结果，给出钻孔壁面岩体的完整性和节理裂隙发育状况，对比验证钻孔全长单孔、跨孔声波波速变化特征和相应位置的节理裂隙情况，分别考虑平行和垂直柱状节理岩体柱体轴线两种情况，将围岩松弛界限划分在有新生裂隙或原生节理张开区域、且岩体纵波波速连续降低的拐点位置，此围岩松弛界限确定的声波波速拐点对应的钻孔深度即为围岩松弛深度，当单孔和跨孔声波测试确定的围岩松弛深度相对误差小于10%，则以单孔声波测试结果划定最终松弛界限，否则，以跨孔声波测试结果为准校验单孔声波的测试方法。