[發明專利]一種現場原位巖體各向異性波速場測量方法有效
| 申請號： | 201910267680.6 | 申請日： | 2019-04-03 |
| 公開（公告）號： | CN110333535B | 公開（公告）日： | 2020-09-11 |
| 發明（設計）人： | 江權;劉暢;徐鼎平;晏飛;楊成祥;白國峰;喬志斌 | 申請（專利權）人： | 中國科學院武漢巖土力學研究所 |
| 主分類號： | G01V1/40 | 分類號： | G01V1/40;G01H5/00 |
| 代理公司： | 武漢宇晨專利事務所 42001 | 代理人： | 王敏鋒 |
| 地址： | 430071 湖北省武漢市*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 現場 原位 各向異性 波速 測量方法 | ||
1.一種原位巖體各向異性波速場測量方法，其特征在于，包括以下步驟：
A.在待測量的工程巖體的臨空壁面上鉆取三個信號采集孔，三個信號采集孔垂直于臨空壁面或者在巖體內部發散傾向分布，在三個信號采集孔之間圍合成的三棱柱空間中再鉆取信號發射孔，信號發射孔分布在三棱柱空間內部與信號采集孔隔離；
B.以垂直于臨空壁面的軸線為z軸，臨空壁面為x-y平面建立坐標系，測量所述信號發射孔、信號采集孔與x、y、z軸的傾斜角余弦值；在各信號采集孔內分別布置彈性波接收探頭，并記錄所述彈性波接收探頭的布置深度，三個彈性波接收探頭在三棱柱空間內構成信號接收平面；在信號發射孔內布置彈性波發射探頭，并記錄所述彈性波發射探頭的布置深度L4，使信號接收平面處于彈性波發射探頭和工程巖體臨空壁面之間；
C.將三個彈性波接收探頭的數據線接入彈性波接收系統，彈性波發射探頭的數據線接入彈性波發射系統，兩個系統同步時鐘；使彈性波發射探頭發射彈性波，三個彈性波接收探頭接收彈性波，通過彈性波接收系統分別自動記錄三個彈性波接收探頭接收到的彈性波首次到達時刻分別為t1,t2,t3，彈性波發射系統記錄彈性波發射探頭發射彈性波的時刻ta；
D.再改變所述彈性波發射探頭的布置深度為L5，使彈性波發射探頭處于信號接收平面和工程巖體臨空壁面之間；
E.彈性波發射探頭發射彈性波，通過彈性波接收系統分別自動記錄三個彈性波接收探頭接收到的彈性波首次到達時刻分別為t4,t5,t6，彈性波發射系統記錄彈性波發射探頭發射彈性波的時刻為tb；
F.在執行步驟B及步驟D后依據信號發射孔、信號采集孔與x、y、z軸的傾斜角及所述彈性波接收探頭、彈性波發射探頭的布置深度，計算所述彈性波接收探頭的坐標，輸出彈性波接收探頭和彈性波發射探頭的坐標Q1,Q2,Q3,Q4,Q5至坐標txt文本文件，其中Q1,Q2,Q3為彈性波接收探頭的坐標Q1＝(x1,y1,z1),Q2＝(x2,y2,z2),Q3＝(x3,y3,z3)，Q4為彈性波發射探頭在深度為L4時的坐標Q4＝(x4,y4,z4)，Q5彈性波發射探頭深度為L5時的坐標Q5＝(x5,y5,z5)；
G.計算測量出的波速和波速傳播方向的方向余弦
當彈性波發射探頭處于坐標Q4位置時，輸入ta,t1,t2,t3，及坐標txt文本文件，計算彈性波發射探頭與三個彈性波接收探頭之間的波速v1,v2,v3,根據彈性波發射探頭與三個彈性波接收探頭的距離d4-i計算v1,v2,v3傳播方向的方向余弦n1,n2,n3，n1＝(l1,m1,k1)，n2＝(l2,m2,k2)，n3＝(l3,m3,k3)；
當彈性波發射探頭處于坐標Q5位置時，輸入tb,t1,t2,t3，及坐標txt文本文件，計算彈性波發射探頭與三個彈性波接收探頭之間的波速v4,v5,v6,根據彈性波發射探頭與三個彈性波接收探頭的距離d5-i計算v4,v5,v6傳播方向的方向余弦n4,n5,n6，n4＝(l4,m4,k4)，n5＝(l5,m5,k5)，n6＝(l6,m6,k6)；
按以下計算公式進行程序計算
其中xi,yi,zi,i＝1,2,3為第i個彈性波接收探頭的坐標，x4,y4,z4為彈性波發射探頭在深度為L4時的坐標，x5,y5,z5為彈性波發射探頭在深度為L5時的坐標，將計算結果v1,v2,v3，v4,v5,v6和n1,n2,n3，n4,n5,n6輸出至方向余弦txt文件；
H.計算巖體彈性波波速場，巖體彈性波波速場為張量[V]，
建立巖體彈性波波速場模型：
v＝n*[V]*nT
式中：n為波速傳播方向的方向余弦，
所述巖體具有各項異性的特征，a12＝a21,a13＝a31,a23＝a32，
在巖體彈性波波速場模型中輸入方向余弦txt文件得到
a11l12+a22m12+a33k12+2a21l1m1+2a31l1k1+2a32m1k1＝v1
a11l22+a22m22+a33k22+2a21l2m2+2a31l2k2+2a32m2k2＝v2
a11l32+a22m32+a33k32+2a21l3m3+2a31l3k3+2a32m3k3＝v3
a11l42+a22m42+a33k42+2a21l4m4+2a31l4k4+2a32m4k4＝v4
a11l52+a22m52+a33k52+2a21l5m5+2a31l5k5+2a32m5k5＝v5
a11l62+a22m62+a33k62+2a21l6m6+2a31l6k6+2a32m6k6＝v6
求解出a11,a22,a33,a21,a31,a32，得到[V]。
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