(중국 지질 조사국 수문 지질 공학 지질 기술 및 방법 연구소, 허베이 보정, 07 105 1)
삼협 협곡 저수지 지역의 느슨한 지질체 그라우팅 강화 실험 음파 테스트는 느슨한 암석 덩어리의 주요 지구 물리학 역학 매개 변수를 얻을 수 있으며, 저수지 지역의 기초 처리 및 정착 구역의 합리적인 개발을 위한 과학적 근거를 제공하고, 삼협 저수지 지역의 느슨한 암석 안정성을 정량적으로 종합적으로 평가할 수 있다. 이 글은 선인의 음파 테스트 성과와 함께 음파 테스트 기술과 방법을 이용하여 음파 테스트 방법이 저수지 지역의 느슨한 공사 그라우팅에 미치는 영향에 대해 논의한다.
키워드 음향 테스트 삼 계곡 저수지 지역의 느슨한 지질 체
1 머리말
장강 삼협 저수지 지역의 이민 안치에서 봉절 무산 등 많은 신도시 부지는 제 4 기 느슨한 퇴적층으로 구성되어 복잡한 산사태 붕괴 카르스트 등 지질 재해의 토지 자원 개발 활용 문제를 만났다. 이 지역들은 기본적으로 현성의 새 부지의 주요 부분이다. 그 원인이 복잡하고 공사 지질 조건이 특수하여 현성 이전 계획에서 충분히 활용되지 않아 도시의 건설과 발전을 심각하게 방해했다. 제 4 계 느슨한 퇴적체는 지질의 원인이 복잡하고 특수하지만, 건축 기초로서 그 공사 지질 조건은 그다지 나쁘지 않다. 충분한 논증을 할 수만 있다면, 필요한 지질체중 건설 공사를 보완하여 도시 이전을 위해 사용할 수 있다면, 도시 이전의 토지자원을 증가시켜 막대한 경제적, 사회적 효과를 창출할 수 있다. 최근 몇 년 동안 이런 복잡한 제 4 기 퇴적물에 대한 연구는 이미 공학 지질학의 핫스팟이 되었다. 음파 테스트 기술과 삼협고구 공사 지질체 그라우팅 강화 중의 실험 연구를 소개했다. 저수지 지역의 암토 탄성 매개변수와 역학 성질의 관계에 대한 이전 실험과 연구 작업을 결합해 음파 테스트 결과를 통해 공사 지질체의 역학 지표를 제시하여 시험장의 동력 성질을 어느 정도 반영할 수 있으며, 강화 효과를 정량적으로 종합적으로 평가할 수 있다.
2 시험 현장의 지질 조건 및 지구 물리학 적 특성
2. 1 시험장 지질 조건
실험장소는 이민정착이 시급하고 지질조건이 전형적인 곳, 즉 봉절 보탑평 계획동네 조자량자 지역과 무산사다구 지역을 선정했다. 위치가 다르기 때문에 시험장의 지질 조건 차이가 커서 느슨한 누적 구조의 차이를 나타낸다. 각 시험장의 암석 학적 특성은 다음과 같이 간략하게 설명된다.
봉절 제 1 조의 상부 약 3m 은 제 4 계 잔류 점토로, 조각이 함유되어 있고 촘촘하다. 아랫부분은 짙은 회색 얇은 층-중후층 진흙회암, 갈라진 틈 발육, 암층이 부서지고, 암심은 짧은 기둥, 제과형, 조각덩어리로 되어 있다.
봉절의 두 번째 조의 윗부분은 분질점토, 자갈각자갈로, 약간 촘촘하고, 투수성이 약하며, 아랫부분은 자갈과 점토로 채워져 있다. 굴착 후 2m 이상의 자갈 경사 양토가 조밀하다는 것이 확인되었습니다. 2m 이하는 황갈색-회색 석회암이다. 암석 갈라진 틈이 발육하여 강한 풍화를 이루다. 6m 이상의 균열은 진흙 물질로 꽉 채워져 있고, 6m 이하의 단락은 충전이 적다.
무산의 상부 13m 이상은 녹색회색 회암, 중간 풍화, 수직 갈라진 틈 발육, 주로 진흙암으로 채워져 있다. 코어가 깨지고 3 ~ 12m 구간이 파고들면 무너지기 쉬우며, 일반적으로 새지 않는다. 13m 이하는 석회질 미사질 이암, 짙은 자홍색, 갈라진 틈 발육, 암심은 여전히 산산조각이 난다.
설계 요구 사항에 따라 각 실험 그룹은 7 개의 드릴, 중간 1 드릴, 외부 6 개의 드릴, 매화 모양의 분포로 구성됩니다. 이 중 3 개는 그라우팅 실험 구멍이고 4 개는 실험 관측 우물입니다. 봉절 실험점 구멍 깊이 20m, 무산 실험점 구멍 깊이 18m. 구멍당 장액 비율은 그라우팅량과 다르다.
2.2 시험장의 지구 물리학 적 특성
과거 바동 황토포 산사태와 만주 관당구 산사태에 대한 실측 자료에 따르면 실험장의 전체 암석 음파 속도는 일반적으로 3000 m/s 이상이며, 저수지 지역의 대부분 지질 조건이 좋지 않아 기암 이상 지층이 부서지고 갈라진 틈 발육, 완전성이 떨어진다. 음파 속도의 변화는 매우 크며, 대부분 700 ~ 2600m/s 사이에서 음파가 암체에 전파될 때, 그 매개변수의 변화는 지질구조와 암체의 물리적 역학적 성질을 직접적으로 반영한다.
빠른 순간 하중 조건에서 음파로 암석 (석재) 의 탄성 역학 매개변수를 측정하는 것을 동적 방법이라고 합니다. 측정된 매개변수를 동적 탄성 계수 ed, 동적 포아송 비 μd, 동적 전단 계수 Gd 등과 같은 동적 탄성 매개변수라고 합니다. 암석 덩어리의 종파 속도, 횡파 속도 및 밀도를 측정하는 한, 다음 엔지니어링 공식에 따라 암석 (암석) 의 동적 탄성 매개변수를 계산할 수 있습니다.
동적 탄성 계수 계산 공식:
지질 재해 조사 및 모니터링 기술 방법 논문집
동적 전단 계수 계산 공식:
지질 재해 조사 및 모니터링 기술 방법 논문집
동적 포아송 비 계산 공식:
지질 재해 조사 및 모니터링 기술 방법 논문집
그 중: VP--종파 속도 (km/s);
대--전단파 속도 (킬로미터/초);
ρ-암석 밀도 (그램/센티미터);
Ed--동적 탄성 계수;
GD- 동적 전단 계수;
μ d-동적 포아송 비.
따라서 종파 속도, 횡파 속도, 진폭, 주파수 등의 매개변수는 엔지니어링 암석 덩어리와 엔지니어링 지질체 그라우팅 강화 효과를 평가하는 정량적 근거로 사용될 수 있습니다. 음파 테스트는 주로 그라우팅의 질을 평가하는 것이고, 그라우팅의 품질은 주로 음파 속도에 근거하여 평가하는 것이다. 음파 테스트에서 얻은 파속 데이터와 지질자료에 따르면 그라우팅 효과를 정확하고 정량적으로 평가해 실험장의 안정성 평가를 위한 과학적 근거를 제공할 수 있다.
3 테스트 방법 및 기술
제 4 계 느슨한 누적체의 그라우팅 강화 효과를 이해하기 위해서는 방법이 빠르고 경제적이며 음파 테스트 기술이 이러한 조건을 충족하는 데 선호됩니다. 반복적인 비교 연구를 통해 암심 실험, 단일 구멍 음파 실험, 교차 구멍 음파 실험은 느슨한 누적체 그라우팅 강화 실험의 주요 검사 방법이다.
고체에서 전파되는 음파는 기계파이다. 그 힘의 크기에 의한 변형은 선형 범위 내에 있으며 후크의 법칙에 부합하며 탄성파라고도 할 수 있다. (윌리엄 셰익스피어, 탄성파, 탄성파, 탄성파, 탄성파, 탄성파, 탄성파, 탄성파) 음파 테스트, 얕은 지진 및 표면파 탐사는 모두 탄성파 테스트 기술에 속한다. 음파 탐지에 사용되는 변동 주파수는 수십 Hz 에서 50kHz (현장 감지) 및 50kHz 에서 500kHz (암석 및 콘크리트 샘플 감지) 까지 오디오-초음파 주파수를 포괄하며 음향 감지 분야에서는 여전히 "음파 감지" 라고 합니다. 사용 된 신호의 주파수가 지진파와 표면파보다 높기 때문에 해상도가 높으며 암석 덩어리와 같은 지질 목표에 대한 상세한 연구에 적합합니다. 동적 파라미터를 측정하는 것은 설비가 가볍고, 실험이 간단하고, 경제가 빠르다는 장점이 있으며, 많은 대형 공사는 암토의 동적 특성을 고려해야 하기 때문에 암체의 동적 탄성 파라미터를 측정하는 것은 실질적인 의의가 있다.
3. 1 코어 샘플 테스트
먼저 선택한 기둥 바위의 코어를 자르고 연마하여 테스트를 준비한 다음 P 파 변환기, 바셀린 및 코어를 결합하여 P 파 속도 테스트를 수행합니다. 가로파 속도는 가로파 변환기, 석백지, 암심 결합으로 측정됩니다.
사용된 기기는 BPFT 와 WT 종파 프로브 주파수가 각각 100kHz 25kHz 및 25kHz 인 CYC-4 형 초음파 암석 테스터입니다. HT 전단파 프로브의 주파수는 460kHz 입니다. 표 1 은 그라우팅 전 드릴 및 코어 채취 암석 샘플의 음속 및 관련 동적 매개변수에 대한 측정 데이터를 나열합니다.
표 1 핵심 테스트 결과 표
3.2 단일 홀 음향 테스트
단일 구멍 음파 테스트는 장원거리, 이중 수신 탐관, 송수신거리 50cm, 송수신거리 30cm 를 사용합니다. 음향 정보는 시추공 (유정 유체가 있는 원시 구멍) 에서 시추공 벽을 따라 전송 및 수신됩니다. 로깅할 때, 우물로 내려가서, 측량점 거리에 따라 위로 테스트합니다 (이번 테스트에서는 0.5m 점 거리를 선택). 노트북은 수집 및 저장을 완료하고, 실내에서 재생 및 데이터 처리를 통해 P 파를 선택하고, 수집 파형의 파형 간섭 지점, 진폭 및 스펙트럼 분석을 기준으로 P 파의 초기 및 출발 시간을 결정하여 P 파 속도를 계산합니다.
테스트에 사용된 기기는 수퍼 스프레이 -4D 전파 음파 측정기, 우물 아래 프로브는 소스 거리 0.5m, 간격 0.3m, 지름 78mm； 입니다. 케이블 길이는 300 미터입니다. 표 2 에는 이 실험장 그라우팅 강화 실험에서 여러 시기의 단일 구멍 파속 측정 데이터가 나와 있습니다.
표 2 봉절과 무산 단공파 속도계
3.3 교차 우물 음향 시험
우물 간 음파 테스트 방법은 동기화 리프트를 사용합니다. 즉, 한 드릴링 (원시 구멍) 에서 발생하고, 다른 드릴링 (원시 구멍) 에서 수신되고, 구멍 아래쪽에서 위쪽으로 동시에 상승하며, 테스트 요구 사항에 따라 위로 테스트합니다. 드릴링에서 신호는 스파크 (또는 전단 해머) 에 의해 전송되고 음파 정보는 변환기에 의해 수신됩니다. 기기는 채집 및 저장을 완료하고 실내에서 재생 및 데이터 처리를 통해 파형을 선택합니다.
기기는 SWS- 1 다기능 기기 (베이징 수력발전물탐사연구소 개발) 를 사용하며, 테스트 인센티브원은 일반적으로 스파크 (담무선 발전소 생산) 또는 절단망치 두 가지 인센티브를 사용한다. 벽걸이 형 3 성분 검출기 수신. 표 3 에는 이 실험장 그라우팅 강화 실험에서 여러 시기의 교차 구멍 파속 측정 데이터가 나와 있습니다.
표 3 봉절과 무산 교차 구멍 파속표
4 시험 현장의 기계적 파라미터 및 방법 분석
4. 1 기계적 매개 변수 향상이 분명합니다.
음파 측량 방법에 의한 그라우팅 효과 검출을 통해, 그라우팅 후 공학 지질체의 역학 파라미터가 눈에 띄게 개선되었다.
(1) 음향 매개변수
① 그라우팅 전:
A. 점토를 함유한 느슨한 암토체 (무산), 종파 속도1320m/초 ~1480m/초
B. 골절 암반 분쇄 암석 (봉절), 종파 속도 810m/s ~1100m/s
② 그라우팅 후:
A. 점토를 함유한 느슨한 암토체 (무산), 단공파 속도는 평균 1 1%, 교차공파 속도는 평균 25% 증가했다.
B 깨진 기암 균열암 (봉절), 평균 단공파 속도 증가 14.6%, 평균 우물 간 파속 속도 65% 증가.
(2) 현장 역학 파라미터
① 그라우팅 전:
A. 점토를 함유한 느슨한 암석 (무산), 기초 지탱 능력 [R]=557(kPa), 접착력 [c]= 15 1(kPa
B. 기암이 부서진 느슨한 암석 (봉절), 기초 지탱 능력 [R]=388-438(kPa), 응집력 [c] = 92-11
② 그라우팅 후:
A. 점토를 함유한 느슨한 암석 (무산), 기초 지탱 능력 [R]=636(kPa), 접착력 [c]= 18 1(kPa
B 기암이 부서진 느슨한 암석 (봉절), 기초 지탱 능력 [r] = 504 ~ 568 (kpa), 응집력 [c] =134 ~157
4.2 테스트 방법 분석
위에서 볼 수 있듯이, 암심 표본, 단공, 구멍을 가로지르는 종파 속도는 모두 뚜렷한 변화가 있다. 암심 표본, 단공 음파, 교차공 음파의 테스트 결과는 비교가 가능하며, 각종 방법에서 파속 변화는 암석, 암석 관계와 일치하며 추세는 일치한다. 다만 테스트 방법이 다르기 때문에 결과도 다른 특징을 보이고 있다.
코어 샘플 테스트는 일반적으로 지정된 크기에서 수행됩니다. 상대적으로 암석 덩어리의 한 점에 대한 테스트로 볼 수 있으며, 테스트 주파수 범위는 초고주파입니다. 단일 구멍 음파 테스트 간격은 30cm 로, 드릴된 원통의 파장 부근의 제한된 범위 내에 있는 암석 음향 특성만 측정하며, 1 차원 막대 모양의 암석 테스트로 볼 수 있으며 주파수 범위가 높습니다. 교차 구멍 방법은 작은 구멍 거리 범위 내에서 수행됩니다. 위의 두 가지 방법에 비해 측정 범위가 훨씬 크다. 더 넓은 범위에서 탄성파의 전파는 암체의 제약을 받을 뿐만 아니라 암체 구조면의 통제를 받는다. 또한 주파수 범위가 낮은 2D 평면 암체에 대한 실험으로 볼 수 있습니다. 위의 차이로 인해 파동 속도 매개변수의 관계는 코어 시편의 음속이 단일 구멍 음속보다 크고 단일 구멍 음속이 교차 구멍 음속 (V 형 코어 > V 형 단일 구멍 > V 형 교차 구멍) 보다 크다는 것입니다. 이상은 객관적인 법칙에 부합한다. 암심 테스트는 암암점의 음향적 특징을 반영하고, 단일 구멍은 국부암체의 세로방향 음향적 특징을 반영하고, 구멍을 가로지르는 것은 암체의 가로방향 변화를 나타낸다.
5 결론 및 토론
음파 테스트 기술은 삼협 저수지 지역의 느슨한 누적체 그라우팅 강화 실험에 사용되어 좋은 효과를 거두었다. 봉절과 무산의 그라우팅 강화 실험 결과, 상술한 방법이 실행 가능하고 효과적이라는 것을 알 수 있다. 음파 탐지는 빠르고 간편하며 정확할 뿐만 아니라, 그라우팅의 품질에 대한 전체적이고 전방위적인 평가를 할 수 있는 무손실 검사 방법이다.
동적 방법은 순간 하중 하에서 테스트되고 암석 질량에 가해지는 응력이 작기 때문에 동적 탄성 매개변수와 정적 탄성 매개변수 간에 약간의 차이가 있다는 점을 유의해야 합니다. 엔지니어링 기술계가 여전히 동적 탄성 매개변수를 하중 조건과 유사한 정적 탄성 매개변수로 변환해야 한다는 요구 사항을 충족하기 위해서는 이들 사이의 관계를 더 연구할 필요가 있다. 하지만 이 문제는 비교적 복잡하며, 대응 관계는 일반적으로 암석과 지역에 따라 다르다. 실제 업무에서는 일정한 수의 움직임, 정적 탄성 매개변수를 비교 실험하여 상응하는 법칙을 찾아내야 하는 경우가 많다.
참고
곽 등. 지질 재해 탐사 지구 물리학 기술 수첩. 베이징: 지질출판사, 2003.
임종원. 암토공학 테스트 수첩. 심양: 랴오닝 과학기술출판사, 1994.
공학 및 환경 지구 물리학 탐사 자습서. 베이징: 지질출판사, 1999.