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摘要：岩体爆破损伤特性在对声波速度造成影响的同时易导致声波形态特征遭遇较为明显的变化，对于表征损伤变量而言，声速变化可谓是其对应的较为有效的参数指标，为实现对岩体爆破累积损伤效应及其的实际演化规律的合理揭示，则需针对爆破岩石损伤展开声波测试工作，并就所得测试数据实施有效分析。为此，本文将结合实例工程针对基于声速变化的岩体爆破累积损伤效应进行简要分析。
关键词：声速变化；岩体爆破；累积损伤；效应分析
一、前言
对于地下岩体工程而言，通常存在有岩体的开挖爆破及围岩的保护两个相互矛盾的问题。在实际的爆破作用效果之下，在岩石的内部结构中会形成大量微裂纹，且这些裂纹会贯穿于整个岩石中，并不断扩大，从宏观的角度出发来看，易导致岩石力学性能逐渐弱化，严重时甚至会破坏或者是失效，此过程可被看作是一个连续性较强的损伤累积演化进程。一般来说，岩石爆破损伤是不可逆的，一旦岩石结构所遭受的爆破损伤程度达到一定值时，则会在巨大的动力作用下使得结构丧失稳定性，进而遭遇严重损伤破坏。实践研究表明，运用声速参数变化能够将爆破给予岩体的损伤有效反映出来，就目前的情况来看，业界学生采用声波速度指标，深入研究岩体爆破累积损伤效应，岩体爆破损伤在对声波速度造成影响的同时会对声波相应的形态特征造成较为显著的直接影响，使得振幅、频谱及波形均会产生变化状况。针对岩体声波斤进行测试的时候，声波形态特征是其相关的关键参数，能够作为又一个反映爆破累积损伤效应的指标。基于现场声波测试，使得岩体损伤由声速变化表现出来，进而合理研究爆破损伤累积演化规律，有着较高的可行性。
二、简析在声速变化基础上的岩体爆破累积损伤效应
选择某地下工程作为试验地点，此处围岩是灰色似层状大理岩，其倾角是七十五度至八十五度，岩层倾向是一百九十七度，岩石结构较为坚硬，节理裂隙处于不发育状态，风化程度较低。
1.测试
仪器——采用中国科学院武汉岩土力学研究所生产的RSM—SY5智能型声波仪，该设备性能是拥有双通道、高通/低通滤波器、配有标准的RS-232串行通讯口、收发分开的频率为60赫兹的双孔增压式换能器。
测点——在巷道的一侧边墙位置处进行爆破孔与声波测试孔的合理设置。在本工程实例实验中共涉及有九个测试孔与一个爆破孔。为使测试能够更为方便快捷，则要求所有空需从水位位置开始向下倾斜五度，所有的孔需保持平行。为充分满足相应的钻孔深度需求，应该采用对应的深恐凿岩机设备进行施工活动，并将孔深度控制在4.9至5米之间，孔径都设置为六十毫米。
试验——该实例试验选用小药量进行爆破模拟的声波测试，试验过程中总共实施十次爆破，且均是在爆破孔位置处完成的。试验测试手段选用跨孔测试，进行测试的时候接收探头发射探头需时刻保持平行状态。开始爆破之前，需针对所有相关的声波空展开测试，旨在明确围岩结构中声波速度实际的分布状况，将爆破开挖会对围岩结构造成扰动及损伤深度与程度及时确定。在具体的测试过程中，需使用塑料软管将水注满测试所用的两个钻孔，而后将换能器插至孔底，设置好测试参数以后开始测试，把两个声波换能器设备由孔底位置处向孔口逐步移动，每次移动距离设定为二十厘米，开始各次测试之前均需认真仔细地设置声波测试参数，其中涵盖有针对增益、延迟时间、试剖面变好、孔距、校零、孔口位置、采样率等待内容的设置。
2.分析
公式应用——结合岩体爆破损伤累积演化所具有的非线性特征，针对测试所得岩体爆破累积损伤演化数据需运用三次多项式形式展开有效的回归分析。
在上述公式中，D表示的是岩体爆破损伤值，n表示的是爆破次数， 、 、 、 表示的是待定常数。分析得出，岩体爆破累积损伤D随爆破次数n增加的演化关系可由如下公式进行表示。 ，该公式中， 表示的是开始爆破以前岩体结构的弹性模量；E表示的是爆破完成之后岩体的等效弹性模量； 表示的是爆破之前岩体的声波速度； 表示的是爆破完成之后岩体的声波速度。
有两处剖面距离爆炸源相对较远一些，爆破对其造成的影响相对较小些，岩体结构的爆破损伤程度较轻些，对比其他剖面可知，其爆破损伤累积所具备的非线性特征不是非常明显。伴随着爆破次数的增加，这两处剖面的岩体疲劳累积损伤的演化曲线难以呈现出倒S型的三段式，其是较为单一的陡增形式。历经十次模拟爆破之后，因为实际的爆破规模相对较小些，加之其与爆炸源的距离比较远，岩体累积损伤程度尚未达到岩体断裂破坏的临界值，所以说岩体结构尚未遭受较大破坏，依然处在细观疲劳裂纹的时期，造成这种情况出现的主要原因在于最后两次模拟爆破涉及使用的药量比较多，造成岩体加速损伤，符合实际情况。其岩体爆破疲劳累积损伤演化曲线呈现出的非线性特性，采用下述幂指数形式： ，在此公式中，D表示的是岩体爆破损伤值，n表示的是实际的爆破作用次数， 、 、B表示的是待定常数。
结果分析——岩体损伤跟声速变化之间存在有较为良好的相关性，其具备其他方式所没有的优势特征，针对岩体爆破损伤展开研究时采用声波测试技术已然成为大势所趋。在多次模拟爆破岩体损伤声波现场测试的基础上，以声速变化表征损伤变量，尝试建立以声速变化为特征的岩体爆破累积损伤扩展模型。在反复爆破作用下，岩体损伤不断累积，内部的裂纹不断形成和扩展，导致岩体完整性降低，必将影响声波在岩体中的传播，声波示波屏上显示的接收波波形也必然随之发生变化。随着爆破次数的增加，声波形态特征的变化存在一定规律，可以在某种程度上反映岩体爆破累积损伤效应。一般来说，在掘进隧道及开采矿山的进程当中，通常存在有较多的频繁爆破状况，发生多次爆破之后，岩体结构所遭受的损伤渐减累积，一旦损伤积累到某种程度，使得岩体丧失稳定性后遭受直接的严重破坏。在日常的生产过程中，针对岩体爆破损伤可采用声波测试技术实施监测，获取岩体损伤累积程度，应用相应的预测模型，在回归分析基础上，估算连续爆破对岩体造成的损伤，并及时针对爆破设计展开合理的调整，针对软弱破碎岩体或者是关键部位岩体有效使用合理的加固措施，规避由于岩体结构丧失稳定性而导致破坏事故的形成。
三、结语
综上，有效实施声波测试，在此基础上岩体爆破量能够通过声速变化进行表征，针对多次爆破作用情况下的岩体累积损伤效应和损伤演化规律进行研究的方法具有较高的可行性；结合声波测试数据，通过回归分析，在声速变化基础上构建的岩体爆破损伤非线性累积回归预测模型拥有较高的准确度；综合考虑效应影响，可实现对于岩体损伤程度的真实反映，合理性较强。由此可见，采用声速测试技术研究岩体爆破损伤效应是十分必要的，其占据着关键的应用地位，重要性不容忽视，能够保障岩体结构具备有较高的稳定性，降低破坏事故的出现率。
参考文献：
[1]朱传云，喻胜春.爆破引起岩体损伤的判别方法研究[J].工程爆破.2001（01）
[2]杨小林，员小有，吴忠，苏承东.爆破损伤岩石力学特性的试验研究[J].岩石力学与工程学报.2001（04）
[3]颜峰，姜福兴.爆炸冲击载荷作用下岩石的损伤实验[J].爆炸与冲击. 2009（03）
关键词：声速变化；岩体爆破；累积损伤；效应分析
一、前言
对于地下岩体工程而言，通常存在有岩体的开挖爆破及围岩的保护两个相互矛盾的问题。在实际的爆破作用效果之下，在岩石的内部结构中会形成大量微裂纹，且这些裂纹会贯穿于整个岩石中，并不断扩大，从宏观的角度出发来看，易导致岩石力学性能逐渐弱化，严重时甚至会破坏或者是失效，此过程可被看作是一个连续性较强的损伤累积演化进程。一般来说，岩石爆破损伤是不可逆的，一旦岩石结构所遭受的爆破损伤程度达到一定值时，则会在巨大的动力作用下使得结构丧失稳定性，进而遭遇严重损伤破坏。实践研究表明，运用声速参数变化能够将爆破给予岩体的损伤有效反映出来，就目前的情况来看，业界学生采用声波速度指标，深入研究岩体爆破累积损伤效应，岩体爆破损伤在对声波速度造成影响的同时会对声波相应的形态特征造成较为显著的直接影响，使得振幅、频谱及波形均会产生变化状况。针对岩体声波斤进行测试的时候，声波形态特征是其相关的关键参数，能够作为又一个反映爆破累积损伤效应的指标。基于现场声波测试，使得岩体损伤由声速变化表现出来，进而合理研究爆破损伤累积演化规律，有着较高的可行性。
二、简析在声速变化基础上的岩体爆破累积损伤效应
选择某地下工程作为试验地点，此处围岩是灰色似层状大理岩，其倾角是七十五度至八十五度，岩层倾向是一百九十七度，岩石结构较为坚硬，节理裂隙处于不发育状态，风化程度较低。
1.测试
仪器——采用中国科学院武汉岩土力学研究所生产的RSM—SY5智能型声波仪，该设备性能是拥有双通道、高通/低通滤波器、配有标准的RS-232串行通讯口、收发分开的频率为60赫兹的双孔增压式换能器。
测点——在巷道的一侧边墙位置处进行爆破孔与声波测试孔的合理设置。在本工程实例实验中共涉及有九个测试孔与一个爆破孔。为使测试能够更为方便快捷，则要求所有空需从水位位置开始向下倾斜五度，所有的孔需保持平行。为充分满足相应的钻孔深度需求，应该采用对应的深恐凿岩机设备进行施工活动，并将孔深度控制在4.9至5米之间，孔径都设置为六十毫米。
试验——该实例试验选用小药量进行爆破模拟的声波测试，试验过程中总共实施十次爆破，且均是在爆破孔位置处完成的。试验测试手段选用跨孔测试，进行测试的时候接收探头发射探头需时刻保持平行状态。开始爆破之前，需针对所有相关的声波空展开测试，旨在明确围岩结构中声波速度实际的分布状况，将爆破开挖会对围岩结构造成扰动及损伤深度与程度及时确定。在具体的测试过程中，需使用塑料软管将水注满测试所用的两个钻孔，而后将换能器插至孔底，设置好测试参数以后开始测试，把两个声波换能器设备由孔底位置处向孔口逐步移动，每次移动距离设定为二十厘米，开始各次测试之前均需认真仔细地设置声波测试参数，其中涵盖有针对增益、延迟时间、试剖面变好、孔距、校零、孔口位置、采样率等待内容的设置。
2.分析
公式应用——结合岩体爆破损伤累积演化所具有的非线性特征，针对测试所得岩体爆破累积损伤演化数据需运用三次多项式形式展开有效的回归分析。
在上述公式中，D表示的是岩体爆破损伤值，n表示的是爆破次数， 、 、 、 表示的是待定常数。分析得出，岩体爆破累积损伤D随爆破次数n增加的演化关系可由如下公式进行表示。 ，该公式中， 表示的是开始爆破以前岩体结构的弹性模量；E表示的是爆破完成之后岩体的等效弹性模量； 表示的是爆破之前岩体的声波速度； 表示的是爆破完成之后岩体的声波速度。
有两处剖面距离爆炸源相对较远一些，爆破对其造成的影响相对较小些，岩体结构的爆破损伤程度较轻些，对比其他剖面可知，其爆破损伤累积所具备的非线性特征不是非常明显。伴随着爆破次数的增加，这两处剖面的岩体疲劳累积损伤的演化曲线难以呈现出倒S型的三段式，其是较为单一的陡增形式。历经十次模拟爆破之后，因为实际的爆破规模相对较小些，加之其与爆炸源的距离比较远，岩体累积损伤程度尚未达到岩体断裂破坏的临界值，所以说岩体结构尚未遭受较大破坏，依然处在细观疲劳裂纹的时期，造成这种情况出现的主要原因在于最后两次模拟爆破涉及使用的药量比较多，造成岩体加速损伤，符合实际情况。其岩体爆破疲劳累积损伤演化曲线呈现出的非线性特性，采用下述幂指数形式： ，在此公式中，D表示的是岩体爆破损伤值，n表示的是实际的爆破作用次数， 、 、B表示的是待定常数。
结果分析——岩体损伤跟声速变化之间存在有较为良好的相关性，其具备其他方式所没有的优势特征，针对岩体爆破损伤展开研究时采用声波测试技术已然成为大势所趋。在多次模拟爆破岩体损伤声波现场测试的基础上，以声速变化表征损伤变量，尝试建立以声速变化为特征的岩体爆破累积损伤扩展模型。在反复爆破作用下，岩体损伤不断累积，内部的裂纹不断形成和扩展，导致岩体完整性降低，必将影响声波在岩体中的传播，声波示波屏上显示的接收波波形也必然随之发生变化。随着爆破次数的增加，声波形态特征的变化存在一定规律，可以在某种程度上反映岩体爆破累积损伤效应。一般来说，在掘进隧道及开采矿山的进程当中，通常存在有较多的频繁爆破状况，发生多次爆破之后，岩体结构所遭受的损伤渐减累积，一旦损伤积累到某种程度，使得岩体丧失稳定性后遭受直接的严重破坏。在日常的生产过程中，针对岩体爆破损伤可采用声波测试技术实施监测，获取岩体损伤累积程度，应用相应的预测模型，在回归分析基础上，估算连续爆破对岩体造成的损伤，并及时针对爆破设计展开合理的调整，针对软弱破碎岩体或者是关键部位岩体有效使用合理的加固措施，规避由于岩体结构丧失稳定性而导致破坏事故的形成。
三、结语
综上，有效实施声波测试，在此基础上岩体爆破量能够通过声速变化进行表征，针对多次爆破作用情况下的岩体累积损伤效应和损伤演化规律进行研究的方法具有较高的可行性；结合声波测试数据，通过回归分析，在声速变化基础上构建的岩体爆破损伤非线性累积回归预测模型拥有较高的准确度；综合考虑效应影响，可实现对于岩体损伤程度的真实反映，合理性较强。由此可见，采用声速测试技术研究岩体爆破损伤效应是十分必要的，其占据着关键的应用地位，重要性不容忽视，能够保障岩体结构具备有较高的稳定性，降低破坏事故的出现率。
参考文献：
[1]朱传云，喻胜春.爆破引起岩体损伤的判别方法研究[J].工程爆破.2001（01）
[2]杨小林，员小有，吴忠，苏承东.爆破损伤岩石力学特性的试验研究[J].岩石力学与工程学报.2001（04）
[3]颜峰，姜福兴.爆炸冲击载荷作用下岩石的损伤实验[J].爆炸与冲击. 2009（03）