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CT2矿用超声波围岩裂隙探测仪,裂隙程度分析检测
超声波在岩体中的传播速度与岩体受力状态及裂隙程度有关,当围岩裂隙(破裂缝)多时,波速相对于深部完整无裂隙(未松动破坏)岩(煤)体的波速低。通过岩石钻孔(Φ41~45MM)测出声波纵波速度在围岩钻孔中的分布变化曲线或“时间——孔深”曲线(图1),即可判定围岩裂隙(松动)范围。不同岩石中声波速度不同,同种岩石则随破裂程度的增加,声速降低。其粗略数值如表1所示。
超声波测试仪主要由电源、发射、接收、测时和显示等部分组成。由发射换能器(探头)向岩体内发射声波(<20KHZ)或超声波(>20KHZ),经岩体传播的声波由接收换能器(探头)接收,测时装置测定传播时间,由显示装置显示出时间数值(0.1~5000ΜS)。测点距离由刚尺确定。该距离除以声波传播时间,即得声速值。
表1 常见介质中声波传播速度(M/S)
介 质 材 料 完整岩体声波速度 破裂岩体声波速度
粗 砂 岩 5000~5500 4500~4800
细粉砂岩 4500~5200 3500~4200
泥 岩 3500~4100 2600~3000
煤 层 2500~2800 1700~2400
石 灰 岩 5000~5600 4500~4800
空 气 340 -----
水 1430 -----
井下实测时,在一个断面布置5~7个测孔,如图1(A)所示。用单孔法(发射、接收探头在同一个钻孔)或平行双孔法(一发射、一接收),实测得孔深—声速曲线,确定每个孔的松动圈边界。将各孔松动圈边界相连,即得巷道围岩松动圈的形状和范围。孔深—声速曲线可能有图1(B)、(C) 、(D)所示三种类型。图1(C)中有段声速升高部分,是由于松动圈与外部的塑性区或弹性区交界处的应力集中比较大,而使声速有所提高(但声速随应力升降的灵敏度不高,通常不能用声速作为测量应力的手段)。图1(D)中有一段声速起伏部分,主要是由于离层造成。在离层大处,声速低。但不论那种情况,一律以破碎带声速低于原岩体声速的原则,以声速突变点作为松动圈的边界。
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