试分析声波测井技术在岩土工程勘察中的应用

试分析声波测井技术在岩土工程勘察中的应用

发表时间：2018-09-17T10:49:45.890Z 来源：《基层建设》2018年第20期作者：竺新强

[导读] 摘要：在本文中首先阐述了声波测井技术的概念，而后就声波测井的技术分类与特点进行了研究，进而就声波测井技术在岩土勘察中应用的情况进行了分析，最后探究了在岩土工程勘察中进行技术管理的策略。

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摘要：在本文中首先阐述了声波测井技术的概念，而后就声波测井的技术分类与特点进行了研究，进而就声波测井技术在岩土勘察中应用的情况进行了分析，最后探究了在岩土工程勘察中进行技术管理的策略。

关键词：声波测井技术；岩土工程勘察；应用

引言

现如今工程项目施工条件的复杂化，传统的勘察技术已经难以解决当前岩土工程勘察工作中的技术难题，唯有不断更新岩土工程勘察技术，充分结合施工现场实际情况，组建强大的技术队伍，才能够保证岩土工程勘察工作的顺利开展，使工程项目取得良好的经济效益与社会效益。声波测井就是当前在岩土勘察工作中应用的较为新型的勘察技术。

1 现代声波测井技术概述

声波速度测井是通过测量井下岩层的声波传播速度(实际中记录的是声波时差值)，研究井外地层的岩性、物性，估算地层孔隙度的一种测井方法。在应用的过程中充分利用声波进行孔内信息的获得，然后能够有效的进行井孔的判断，例如岩石的密度、风化程度及地层的划分等方面。随着科学技术的不断发展，声波测井的技术也得到进一步发展，其主要体现在以下几个方面:一是源探测模式朝组合化模式发展，声波测井的发展会从传统单一的方式逐渐的朝向多级声波测井，其主要是对传统的方式进行改进和优化；二是探测器数目朝阵列化朝发展，这样的发展能够有效的保证整体的分辨效率；三是逐渐的朝向可控化方向发展，从而能够对各个声波进行发射，同时有效的对其进行控制；四是不断地朝向数字化方向，使得信息采集效率能够进一步提高。就目前的情况来看，我国的声波特点技术可分为3种，即单极子声波测井技术、多极子声波测井技术及相控声波测井技术。

2 目前几种主要的声波测井技术

2.1 单极子声波测井技术

单极子声波测井技术最主要的部分是单极子声源及接收技术。单极子声源属于圆管状的压电振子，当具有很大的辐射声波时，压电振子尺度也就充当了脉动球源的作用。通过单极子声源能够逐渐地朝向各个方向进行能量的发射，从而能够对各个信息进行综合。

2.2 多极子声波测井技术

最早进行多级子声波测定技术的研究是因为单级子声波不能够有效地进行滑行横波波速的测定，因此在应用基础上进行优化。多极子声源中主要包括两类声源，即偶极子声源和四极子声。目前主要是应用在充液井孔中，能够进一步激发更多的子波，当曲波是偶极子波的时候，螺旋波就会分为四极子波，其速度比地层横波波速小一些。从研究中可以知道通过使用多极子声波进行测井测试能够得到更多的测得地层横波，同时准确率非常高。目前我国也研发出了多极子阵列声波测井仪，其能够进行测井控制，从而能够确保综合信息的获取。

2.3 相控声波测井技术

随着科学技术的不断发展，我国加大了对声波测井的研究，方位声波测井属于最新的测井技术，其在很多方面都具有很多优势，能够进行地层评价、裂缝评价等。相控声波测井技术是方位声波测井的主要技术，其声波辐射器主要是通过多个振动元件构成，并且能够进行任意的分布，在应用都过程中需要通过信号的控制能够进行声波辐射器控制。目前对于该项技术也是属于声波测定技术的最新研究，因此也是得到了高度的重视。

3 声波测井在岩土勘察工程实例当中的应用

3.1 钻孔岩性的划分

通过分析某市综合楼ZK6勘察钻孔的综合测井资料，可以看出不同地层例如粘土、砂岩以及泥岩等各地层的声波波速的差异。

岩土名称深度范围/m 波速Vp/m

黏土 2.3～8.0 460

粉砂 8.0～12.5 750

粉质黏土 12.5～16.0 620

从实际的情况来看砂层具有很高的纵波速度，而在黏土及粉质黏土的纵波速度方面是比较低的，对其进行分析后可以进行钻孔岩性的划分，同时能够得到更好的分层效果。

3.2 岩层风化带及破碎带确定

3.2.1 通过对某行政办公楼ZK04号勘察钻孔进行声波测试，结果表明在石英砂岩段深度范围内，波速随深度而变化，而在这个过程中会存在一个分界点，即垂直深度控制在17.2m。当其深度小于了这个分界点，其纵波速度为3300m/s；当其超过了分界点的时候纵波的平均值达到了6500m/s。而产生这些情况的主要原因是因为浅部的岩层受到了风化影响，17.2m以浅为强风化花岗岩，以深为中等风化花岗岩，因此随着基岩风化程度加大，波速将得到进一步降低。

3.2.2 从ZK10号勘察钻孔中可以知道：40m以深为中等风化花岗岩，声波测试结果表明，中等风化花岗岩声速在6300m/s～7500m/s之间。当深度为45.2m～49.5m的时候，纵波速度曲线降低至5450/s～6100m/s，因此就能够进一步确定出基岩破碎带为46.20m。

3.3 解释裂隙和软弱夹层

在岩土工程建设的时候会存在很多问题，主要是软弱夹层和裂隙方面的问题，其需要引起我们的高度重视。从煤矿开采工程ZK05号中可以看出：通过使用钻孔方法能够进一步揭露处来的岩层也是花岗岩，其中纵波速度曲线在以下几个段有所降低，即：21.50m～22.00m，33.80m～34.40m，40.10m～40.90m，同时对于这些孔深阶段电阻率曲线也是出现异常，通过分析可以知道这段主要为为岩层裂隙或破碎带，而钻探结果表明上述3段岩芯破碎、裂隙发育，其钻探、声波测试及电阻率测试结果相吻合。

3.4 弹性参数的确定

通过进行测井计算得到的岩土力学性质，然后将其和实验室所得到的数据进行分析对比，从而能够分析出其中的相关性和可比性，因

此我们也将这个对比的结果作为了岩土程强度评价的重要基础，同时需要可以作为岩土工程勘察使用。

4提升声波测井在岩土勘察工作中应用效果的管理策略

4.1严格把控测试设备的质量水平

一定要加强对其生产的监督管理力度，尤其是部分直接测影响到测试精度的部件，一旦发现与相关规律和技术标准不相符的情况，则禁止出厂使用。同时，针对施工企业已经购入的勘察及实验设备也要进行全面清查并及时进行计量检查，将一切不合格的设备进行更换或维护，同时要追究其购置责任。如此一来，从勘察及实验设备的生产厂家到具体使用的施工企业，通过实行设备质量水平的普查，能够有效降低在具体的岩土勘察工作中发生问题的概率，保证勘察工作的安全性及准确性。

4.2 提高勘察人员的综合素养

岩土工程勘察工作作为一项极具专业性与技术性的工作，对于勘察技术人员、项目负责人的要求也非常高。作为从事岩土工程勘察工作的人员，除了要有专业的技能水平与知识储备之外，还需端正自己的工作态度，了解相关法律法规，就算是理论知识与实践经验都极为丰富，但在勘察工作现场都应做到一丝不苟，严格按照技术规范进行操作，通过现在方便迅捷的通讯软件对现场的数据及影像资料及时传输，由项目负责人和总工双控管理，切实提升勘察结果质量。

结束语

总之，声波测井技术在岩土工程勘察中的应用具有非常重要的作用，进一步加强对其的研究非常有必要，需要引起我们的高度重视。

参考文献

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