一种基于地震折射波法的岩体完整性评价方法与流程

本发明属于隧道岩体完整程度测量的
技术领域：
，涉及一种基于地震折射波法的岩体完整性评价方法。
背景技术：
：岩体完整性评价是隧道围岩分级的重要指标，隧道围岩分级是隧道设计最重要的依据。不同围岩等级的隧道，工程造价差异极大，围岩等级不准确可能导致项目资金预算缺口使得项目无法顺利进行；不同的围岩等级需要采取不同的施工工艺，围岩等级判断不准确将带来极大的施工风险。目前岩体完整性评价的测试方法现状为：1.地震折射波法测试地震折射波法是获取纵波速度一种较为常用的方法，可以测试土层和岩石的波速。采用地面激发以产生弹性波，地面由检波器接收弹性波。地震折射波法的解释采用常规的表层剥去法及t0法，只能对土石分界进行划分，无法提取洞身高程的纵波速度。2.岩芯速度测试需要取芯测试，完整岩石速度准确，破损的岩石速度不准确，不能测土体速度。只能进行单孔测试，无法进行剖面测试。该方法利用钻孔岩芯，成本高、周期长，其评价的主体在钻孔周边围岩，不能连续、完整的进行隧道围岩评价。3.岩体完整性现阶段岩体完整性的计算只能通过室内测试岩芯的纵波速度，并结合新鲜岩体的经验值获取，获取值单一，评价简单。因此，现有技术中的岩体完整性评价方法存在着不同的缺陷，急需一种简便快捷的实用方法来解决这种难题。技术实现要素：本发明的目的是提供一种基于地震折射波法的岩体完整性评价方法。本发明利用多炮点的地震波精细化数据采集技术获得丰富的地层信息，采用折射层析成像技术获取地层岩体速度，进行精细成像和网格剖分，提取洞身纵波速度值，根据规范和地区经验给定新鲜岩体纵波速度，计算岩体完整性系数kv，给出隧道洞身完整、连续的岩体完整性评价，可提高生产效率，确保项目的预算与实施，并极大的减少工程施工风险。为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：一种基于地震折射波法的岩体完整性评价方法，包括以下步骤：(1)岩体完整性评价表：①多炮点的精细化数据采集地震折射波，利用折射层析成像技术获取洞身纵波速度值；②新鲜岩体的纵波速度根据规范和地区经验进行取值；③提取洞身纵波速度，结合新鲜岩体纵波速度计算岩体完整性系数kv；④根据隧道里程、岩性、新鲜岩体纵波速度、岩体完整性系数kv的数据给出岩体完整性评价表；(2)绘制纵波速度断面图，按照洞身地层岩性及速度异常进行分段解释说明纵波速度分布情况、纵波速度范围、地层、岩体完整性、裂隙发育情况，实现岩体的完整性评价。优选的，多炮点的数目为13～15炮，每20米一炮，具体炮数依据现场采集情况确定，炮点设置在地面上即可。优选的，步骤①中，对地震折射波法采用refractionwav程序进行表层剥去法/t0法解释，即采用refractionwav程序对地震折射资料进行处理，对土石分界进行划分；同时要对时距曲线进行细致划分。优选的，步骤①中，对每一炮的初至采用plotrefa程序进行层析成像处理；即采用plotrefa程序对地震折射资料进行层析成像反演，绘制洞身纵波速度断面图。优选的，步骤①中，采用sufer软件提取隧道洞身纵波速度。优选的，步骤②中，新鲜岩体的纵波速度具体的取值规则为根据《工程岩土学》中公开的规范和地区经验取新鲜岩体对应的范围的最大值，具体见(见表2)优选的，步骤②中，岩体完整性系数kv计算方法为kv＝(vpm/vpr)*(vpm/vpr)；其中，vpm为提取的洞身纵波速度，vpr为新鲜岩体纵波速度。优选的，隧道里程实测得到，岩性根据钻孔资料获得有益效果本发明能够解决以往地层纵波速度无法连续获取，岩体完整性系数kv无法连续定量计算等问题，将有效提高岩体完整性评价的精度及效率，降低施工风险，有良好的应用前景和经济效益。附图说明图1为某隧道物探解释成果图。具体实施方式下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1(1)岩体完整性评价表：①多炮点的精细化数据采集地震折射波，利用折射层析成像技术获取洞身纵波速度值；常规地震折射波法外业采集需5炮可以达到土石分界的目的，现采用加炮采集(13～15炮)，达到足够的射线密度，对地震折射波法采用refractionwav程序进行表层剥去法/t0法解释；其中，表层剥去法/t0法：采用refractionwav程序对地震折射资料进行处理，对土石分界进行划分；同时要对时距曲线进行细致划分；层析成像：对每一炮的初至采用plotrefa程序进行层析成像处理，即采用plotrefa程序对地震折射资料进行层析成像反演，绘制纵波速度断面图；层析成像反演结果网格化后提取洞身顶部速度，采用sufer软件提取隧道洞身纵波速度，sufer克里格网格化(横纵)10*1；②新鲜岩体的纵波速度根据规范和地区经验进行取平均速度；③提取洞身纵波速度，结合新鲜岩体纵波速度计算岩体完整性系数kv；岩体完整性系数kv计算方法为kv＝(vpm/vpr)*(vpm/vpr)；其中，vpm为提取的洞身纵波速度，vpr为新鲜岩体纵波速度。④根据隧道里程、岩性、新鲜岩体纵波速度、岩体完整性系数kv的数据给出岩体完整性评价表；通过岩体完整性系数kv确定岩体的完整程度，具体的对比关系见表1；通过表2确定新鲜岩体纵波速度；隧道里程实测得到，岩性根据钻孔资料获得。最后根据隧道里程、岩性、新鲜岩体纵波速度、岩体完整性系数kv的数据给出岩体完整性评价表，具体见表3。绘制纵波速度断面图，按照洞身地层岩性及速度异常进行分段解释说明纵波速度分布情况、纵波速度范围、地层、岩体完整性、裂隙发育情况，实现岩体的完整性评价，具体见图1，其中，图中数字及等值线为纵波速度，代表地层及岩体的纵波速度，纵波速度分布情况、纵波速度范围从图中可以看出范围区间，或从反演数据列表中提取、地层根据地质专业提供钻孔资料或现场调查得出、岩体完整性为计算的kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系表中对比得出、裂隙发育情况裂隙发育情况根据岩体完整性及图中速度、等值线变化推断解释；下部推断解释为常规物探推断解释：根据图中等值线变化、速度变化区间、计算的岩体完整性系数、洞身埋深等做推断解释。从图1可以看出该段洞身纵波速度呈低俗分布，纵波速度在1.0km/s～1.5km/s范围内，推断洞身在闪长岩(强风化)地层中，穿过，岩体完整性为极破碎，局部存在裂隙，该段洞身埋深较浅，设计施工时应注意塌方、涌水等地质灾害。表1kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系(gb50021-2001岩土工程勘察规范)kv>0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15<0.15完整程度完整较完整较破碎破碎极破碎表2常见岩体的纵波速度(km/s)(据唐大雄等，1987)表3岩体完整性评价表当前第1页12