[发明专利]高应力软岩隧道松动圈超声波测试声耦合方法

说明书

本发明提供一种高应力软岩隧道松动圈超声波测试声耦合方法，包括如下步骤：（1）布设声测孔；（2）在声测孔内置入有支撑管并注满黄油；（3）往充满黄油的声测孔中插入支撑管，支撑管内部以及支撑管和孔壁围岩间隙均充满黄油，支撑管外径小于声测孔的直径，支撑管的内径大于测试探头外径；（4）调试声波测试仪器，通过测试导线连接声波测试探头；将测试探头伸入支撑管内，采集声波波速值。本发明利用黄油粘稠度大、流动性差的特点，可以很好的适应破碎的岩体条件，不会发生渗漏，保证测孔内良好的声耦合环境；向充满黄油的测孔内插入支撑管可以避免测试过程中孔壁坍塌造成的测试仪器受损或掩埋风险，保证测试过程的连续性。

技术领域

本发明涉及隧道工程建设领域和超声波测试领域，更为具体涉及一种高应力软岩隧道松动圈超声波测试声耦合方法。

背景技术

隧道围岩松动圈的大小是锚杆支护参数设计的重要依据。常用的围岩松动圈测试方法包括地质雷达探测法、多点位移计量测法以及声波法等等。其中，声波法相较于其他方测试方法具有精度高、成本低、操作简单便利的优点，因而受到更的应用更为广泛。

声测孔内具有良好的声耦合环境是声波法测试获得理想结果的基本前提。传统方法通过向声测孔内注入水或者填充水带，实现声波测试探头与孔壁围岩之间的耦合。然而在高应力软岩隧道中，声测孔存在较高的坍塌风险。为了研究随着掌子面推进或者时间的延长，隧道围岩松动圈的演化规律，需要长时间多次测试，但传统方法在这过程中很容易塌孔，导致测试无法进行。孔壁坍塌和变形会极大影响声波测试的精度，声波法测试在高应力软岩隧道中的开展遇到较大困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能维持声测孔稳定，又能保证声波测试探头和孔壁围岩之间良好耦合的高应力软岩隧道松动圈超声波测试声耦合方法。

本发明的具体实施方案是：一种高应力软岩隧道松动圈超声波测试声耦合方法，包括如下步骤：

（1）采用钻机在拟测试位置布设不少于1个的声测孔；声测孔深度满足测试要求；

（2）在声测孔内置入有支撑管并注满黄油，为后续声波测试提供良好的声耦合环境；形成黄油支撑管黄油三层介质共同组成的声耦合系统；

（3）往充满黄油的声测孔中插入声波测试探头，支撑管内部以及支撑管和孔壁围岩间隙均充满黄油，支撑管外径小于声测孔的直径，支撑管的内径大于测试探头外径；

（4）调试声波测试仪器，调整声波测试探头位置，采集不同深度的声波波速值。

随着掌子面推进或者时间的延长，不断重复步骤（4），从而测得隧道围岩松动圈的演化规律。

进一步的，步骤（2）中先向声测孔内注满黄油，黄油采用气动式高压注油机注入；所述气动式高压注油机配备有软管，软管的长度大于声测孔深度，之后往充满黄油的声测孔中插入支撑管，所述支撑管采用非金属材质空心圆管。

进一步的，所述支撑管伸入声测孔的端部固定有滑轮机构，支撑管外周具有绳索，所述绳索一端绕过滑轮伸出声测孔外部作为施力端，绳索位于声测孔内与测试探头连接，当施力端拉动绳索时能够将测试探头拉入声测孔内，以及定位在声测孔内不同深度位置。

进一步的，步骤（2）中先往声测孔中插入支撑管；所述支撑管，采用非金属材质空心圆管，其管壁上钻有圆孔，之后由封闭支撑管外端后向其内部注黄油，支撑管内的黄油将透过支撑管管壁上的圆孔填充管壁与声测孔孔壁围岩之间的间隙，黄油采用气动式高压注油机注入，最终支撑管内部以及支撑管和孔壁围岩间隙均充满黄油。

进一步的，所述支撑管为硬质PVC管。