岩体爆破效应的声波探测

李晓杰　曲艳东　闫鸿浩　王金相　张越举大连理工大学工程力学系工业装备与结构分析国家重点实验室(大连,116023)[　]　(、、、、),、。、,,,。,,,,。[]　　　　[]　TU459.3　TB5231　50,,60,、、。6070[1]。,,。,、、、[2]。,[3],[4,5],[6][7],[8],[9,10],、、,[11]。,——,,[12];[13]。,,,,。,。2　2.1　,,。,,,。,,,[14,15]:d2ut2=Wxxx+Wyxy+Wzxzd2vt2=Wxyx+Wyyy+Wzyzd2wt2=Wxzx+Wyzy+Wzzz(1)　d——;　　　Wxx,Wyx,Wzx,Wxy,Wyy,Wzy,Wxz,Wyz,Wzz　　　——;　u、v、w——x、y、z。u、v、w,:(λ+G)Δx+_2u-2ut2=0(λ+G)Δy+_2v-2vt2=0(λ+G)Δz+_2w-2wt2=0(2)　Δ——(Δ=Xxx+Xyy+Xzz);　　　λ——;　　　G——;　　　d——;　　2——2=2x2+2y2+2z2;　u、v、w——x、y、z;　　　_——。(2):(λ+G)θ,i+G2ui=dui(i=1,2,3)(3)　11-2_uj,ji+ui,jj=2d1+_Eui(4)·1·20058　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,、。,。、。2.2　PS:PS。(4)xi,ui,ijj=d(1+_)(1-2_)E(1-_)ui,i(5)　　cP=E(1-_)d(1+_)(1-2_)=λ+2Gd(6)　　θ=ui,i　c2Pθ,jj=θ(7),θ,cP,。,P。(4)xk,i,k,:ui,kjj+11-2_uj,jik=2d(1+_)Eui,k(8)uk,ijj+11-2_uj,jki=2d(1+_)Euk,i(9)(8)(9):ui,k-uk,i=E2d(1+_)ui,kjj-uk,ijjkik=12(ui,k-uk,i)　kik=c2Skik,jj(10)　cS=E2d(1+_)=Gd(11)(10),kij。,S。(6)(11),cP、cSE、_d,,。,——PS。,——,。3　,,,、、、。,。、、、,。,,。,、。3.1　,,。K1:K1=vpcvps2(12)　vpc——;　　　vps——。3.2　、。1。1　vp3.3　,(),,;(),,。:p=av3p　p——;　　　vp——;　　　a——,　　a=980。,,,,。3.4　,,,。2。2,,。,·2·　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ExplosiveMaterials　　　　　　　　　　　　　　344,。,。。2　vpe1-;2、3-;4、5-;6-;7-3.5　、,3。,,。90%,;90%,3　vpk1、2-;3、4-;5、6-;7-;8-[16]。,。F.Birch,,,[17,18],。3.6　H:H=1-1exp(vps/vpc-1)K’fs(13)　H——;　　　fs——;　　　vpc——;　　　vps——。3.7　,,。,、。,,。。:N=ln(A/A)(14)　A/A——。:Ax=A0X-nAx=A0X-Tx(15)　A0——;　　　Ax——X;　　　n——;　　　T——。x1x2A1、A2,T:T=1x2-x1lnA1A2(16),,,,,。,,。,、。,、·3·20058　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。,(、);[19]。,,。3.8　,,,,。,。3.9　,,[20]。[18],3,,1.013×105Pa,10%;1.0×105MPa,2%～3%。,x、y、z3,z。,1。　　1,xy8%,5%;,xz11%,-1%;,,y,表1　用声波法计算的各特定方向岩石的各向异性[21]/104MPa/km·s-1/km·s-1xyz4.64.94.80.1700.3150.2894.3205.0214.8762.6400.5942.603xy3.53.90.0760.1153.7764.0972.5542.682xy4.04.30.2170.2664.3424.7432.6112.644xy2.44.70.2610.2973.5775.0622.0352.719,xy,8%,1%;,,41%,34%。　　,,2。。4　,、,,。,,。、,[23]::ec=(vpm/vpt)2·ecs表2　岩石中各向异性的测试[22]/km·s-1ABC/km·s-1×100/km·s-1ABC/km·s-1×1006.246.587.086.6912.63.574.173.293.67245.435.015.285.228.03.973.272.783.34365.416.236.756.1318.53.632.543.233.13356.406.316.416.381.53.653.603.083.4417()4.025.615.394.8628.23.313.263.793.45156.226.185.646.0210.1-----6.516.536.396.482.23.573.943.683.73105.575.634.305.1725.73.133.244.133.50296.636.706.406.584.53.463.164.353.66335.354.804.885.0111.13.003.313.173.16105.495.685.595.593.33.523.033.343.30156.956.787.026.913.5-----6.365.676.936.3219.83.493.173.733.4616·4·　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ExplosiveMaterials　　　　　　　　　　　　　　344表3　声波参数与岩体分类和评价的关系[24]ⅠⅡⅢⅣⅤ/km·s-14.0～6.03.0～4.02.0～3.51.0～2.51.0T0.750.50～0.750.35～0.500.20～0.350.20U0.250.25～0.500.50～0.650.65～0.800.80V0.100.10～0.200.20～0.400.40～0.800.60～1.00、、、、、、、、、、　　:et=(vpm/vpt)2·ect:T=(vpm/v2pt)2:U=(v2pt-v2pm)2/v2pt:V=(v0-v)/v0:Z=vp/vp　vpm,vpt——、;　　　ecs,ect——;　　　　　v0——;　　　　　v——;　　vp,vp——、。　　3、。5　,,。、、、、、,。,,。、,,,。,。,,,。,、。,、,、,。、、、CT,。,:,,,。,,。,。1　,,..,1999,20(4):83～872　,..,2000,19(2):79～853　,,..,2003,10():175～1774　..,1996,(1):31～345　,,..,1997,17(2):16～186　,..,2000,12(2):45～477　,..,1998,12(3):13～14,188　,,..,1999,21(3):25～279　,..,2000,22(6):720～72210　..,1999,18(2):23811　..,1997,(6):53～5512　,,.·5·20058　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　.,2003,27(5):356～35913　..,1995,18(2):1～314　,..:,1992.211～21815　,..:,2002.65～6716　,..,1995,19(1):6～1017Birch,F..TheVelocityofCompressionalWavesinrocksto10Kilobars,Part1.JGeophys.Res.,1960,Vol.65,1083～110218Birch,F..TheVelocityofCompressionalWavesinrocksto10Kilobars,Part2.JGeophys.Res.,1961,Vol.66,2199～222419　,..,2000,10(1):50～5320　Terry.N.B.,Seaborne,N.F..TheelasticPropertiesofCoal.Part5.AnapparatusformeasuringelssticpulseVelocityinCoalspecimen.N.C.B.,MiningResearchEstablishmentRept.1957.207921　Youash,Y.Y.Dyanamicphysicalproperitiesofrocks.PartⅡ,Experimentalresults.Proc.2ndCong.Int.soc.RockMech.,Belgrade.1970,Vol.1,185～19522　Ramana,Y.V.,Venkatanarayana,B..LaboratorystudiesonKolarrocks,Int.J.RockMech.,Min.Sci.&Geomench.Abstr,1973,Vol.10,465～48923　..:,1994.152～155AcousticSoundingInExplosiveRocksLiXiaojie,QuYandong,YanHonghao,WangJinxiang,ZhangYuejuDepartmentofEngineeringMechanicsofDalianUniversityofTechnology,StateKeyLaboratoryofAnalysisforIndustrialEquipment(Dalian,116023)[ABSTRACT]　Acousticsoundinginexplosiverocksisatestingtechnologytoanalyzethestructure,mechanicsparametersofrocksanddegreesofexplodedrocks.Theresultsnotonlycandeterminemechanicscharacteristicofrocks,butalsocanverdictchangesinrocks.Itcansupplybasicforexplodingdesignandappraisetheexplodingproperly.Itismainlyconcernedaboutthebasictheoriesofacousticsoundingandphysicalpropertiesofrocks’influenceonacousticsounding.Meanwhile,thebasisofappraisingeffectsofexplodingandsomesuggestionsofitindepthresearcharepresented.Applicationofacousticsoundingisalsopredictedinthefuture.[KEYWORDS]　acousticsounding,elasticwave,attenuationcoefficient,freqency6000t　　2005423,6000t。,,,。,6000t,。6000t,20024。20046,。,、、、、、,。、,,,、、、。20048,。,《》,、,,,。,,,GB18098-2000,2#、。,,“”。(陈进步)·6·　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ExplosiveMaterials　　　　　　　　　　　　　　344