【摘 要】
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岩体质量分级是各类岩土工程实践的基础,而岩体的完整性是工程岩体质量分级的重要指标,超声波纵波波速测试是获取该指标的手段之一。但是利用超声波纵波波速计算岩体完整性系数面临一个关键问题:由于纵波对于破损程度较大的岩体测试敏感程度低,导致基于纵波波速计算岩体完整性系数的方法测试范围十分有限,超出纵波适用范围将出现钝感现象,且测试误差增大。本文针对纵波波速计算岩体完整性系数的理论,利用相似材料制作不同破损
【基金项目】
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江西省教育厅科学技术研究项目（GJJ190499）; 江西理工大学人才培养项目（3401223395）
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岩体质量分级是各类岩土工程实践的基础,而岩体的完整性是工程岩体质量分级的重要指标,超声波纵波波速测试是获取该指标的手段之一。但是利用超声波纵波波速计算岩体完整性系数面临一个关键问题:由于纵波对于破损程度较大的岩体测试敏感程度低,导致基于纵波波速计算岩体完整性系数的方法测试范围十分有限,超出纵波适用范围将出现钝感现象,且测试误差增大。本文针对纵波波速计算岩体完整性系数的理论,利用相似材料制作不同破损程度的节理类岩试件,开展超声波纵波波速测试,计算各破损程度岩体的完整性系数,分析计算结果确定纵波波速计算岩体完整性系数的适用范围;探究横波声学参数与岩体完整性系数的变化规律,建立了基于横波模态分量的首波幅值计算岩体完整性系数的新方法,扩展了超声波声学参数计算岩体完整性系数的测试范围。通过理论分析结合实验等手段,本文得到以下研究成果:（1）通过纵波波速钝感现象发现,在类岩试块Kv≤0.40范围内,纵波波速对于岩体损伤程度的增加不再产生明显变化,依据纵波波速计算的Kv误差平均值高达52.98%。（2）测试对象为类岩相似材料时,纵波有效测试范围十分有限,为1＞Kv≥0.54,在该区间内,基于纵波波速的Kv测试精度较高;但破坏阈值大于50‰时（Kv＜0.54）基于横波波速的Kv值误差较大;当类岩试块处于Kv＜0.54范围时,纵波主频幅值不再因Kv的变化而产生明显变化,且信噪比由28.89骤降至13.66。（3）利用集成经验模态分解方法对横波200k Hz进行模态分解后,提取出对于类岩试块损伤和裂隙发育最为敏感的能量优势模态分量,形成了基于横波信号参数的Kv计算新方法,该方法在Kv＜0.54范围时,Kv的计算精度高于纵波波速的计算方法。（4）细砂岩岩体完整性系数计算中,新方法计算的Kv值计算结果相对误差均值为7.8%,远小于纵波波速计算结果的相对误差均值22.9%。造成精度差距的范围集中于纵波波速钝感范围:Kv≤0.262。
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