声波探测应用实例
湖南巫水白云水电站工程可行性研究阶段对勘探平洞P1、P2、P3和P4四洞进行了声测，初设阶段对平洞P7、P11、P13、P14和P25五洞进行了声测（图8-14）。经大量钻探岩芯试件测定，完整新鲜岩石纵波速度见表8-4。根据平洞声测：岩体纵横波速度比值变化范围一般为2.4～1.5，最大值为3。
（一）纵波速度与系列弹性参数的数学模型
实测岩体横波声速的主要目的，是具体计算岩体的弹性参数，评价工程岩体质量，提供设计参考依据。纵波速度能直观地反映岩体弹性性能，实测岩体纵波速度简单易行，建立纵波速度与系列弹性参数的数学模型很有必要。
1.直达纵横波速度关系
建立纵横波速度的对应关系是横波速度应用的重要一环。从白云工程两阶段声测纵横波速度资料分析可知，当纵横波速度比为1.5～2.5时，纵波速度和横波速度有良好的线性关系，反映在VPVS相关图上，各点密集成带，如图8-15所示。根据横波速度值进行一元线性回归（r=0.89），得到白云坝址跳马涧组砂岩、石英砂岩工程岩体纵横波速度关系式：
图8-14 白云坝址平洞声波探测布置图
图8-15 白云坝址区VPVS相关图
表8-4 白云水电站坝区岩石波速值 单位：m/s
图8-16 VP-Ed、E0、G相关图
2.纵波速度与系列弹性参数关系
在建立了式（8-14）以后，从实测岩体纵波速度便可计算得到岩体动弹性系列参数，从而可求得纵波速度与系列弹性参数的关系。
白云坝址声波测区范围内，新鲜或弱风化岩石物理性质试验成果表明：岩石密度为2.68～2.75g/cm3。在动弹模量Ed、变形模量E0、剪切模量G的计算中，岩石密度取ρ=2.68g/cm3。
（二）工程岩体质量评价
1.岩体质量评价
岩体纵横波速比及由纵横波速而计算得到的泊松比，均能反映出岩体风化破碎、构造破碎程度。前已述及白云坝址纵横波速比为1.5～2.4，经分析可将其分为四级，见表8-5。
表8-5 白云坝址岩体质量评价
2.岩体结构评价
工程岩体结构评价的目的是定性评价其稳定性，利用系列弹性参数评价岩体结构，见表8-6。
表8-6 白云坝址岩体结构评价
3.岩体风化分带
工程岩体风化分带对岩体利用有重要意义，岩石因风化作用，成分、结构发生变化，并伴有风化裂隙产生。声波在风化岩体中传播时，纵波与横波的速度肯定会有不同程度的降低，但二者并非等幅降低，不同程度风化岩体的纵横波速度比明显地不同，因此，可将波速比作为风化分带的特征参数。
根据上述波速比指标，对白云坝址工程岩体风化分带的验证与修正地质分带结果，用表8-7表示。表8-7为P1～P4平洞地质-声波风化带结果对比。
表8-7 白云坝址岩体风化带划分对比表
续表
4.裂隙、松散岩体之纵横波速比特征值
断层破碎带及影响带、节理密集带、软弱夹层等地质体，其结构较疏松，并因构造节理密集切割岩体，成为裂隙状或松散状岩体，纵横波速比、泊松比均大于完整岩体。统计分析表明，白云坝址断层破碎带等特殊地质体的波速比、泊松比有其特征值，见表8-8。
表8-8 白云坝址破碎、松散岩体的波速比、泊松比
