超声波围岩裂隙探测仪超声波围岩裂隙探测仪原理

该仪器是利用声波在岩体中传播速度与岩体所受应力大小和裂隙情况有关的原理，将探头放入钻孔中，测定岩体的声速变化，反映围岩的松动范围及应力的变化。声速的测定则是通过声波在钻孔中一定距离内所传播时间的量测来实现的。图1-43为仪器的原理图。

在钻孔中放入发射换能器F，接受换能器S1与S2。发射换能器F在钻孔中发射超声波，在孔壁周围产生滑行波沿着钻孔传播。当首波传播到接受换能器S1时，S1将声能转换成电能，经过接收器Ⅰ放大整形，使控制器翻转，将计数门开启。频率为10MHz的晶体振荡信号通过计数门进入计数器，计数器开始计数。当滑行波继续传播到接受换能器S2时，S2亦将声能转换成电能，经接收器Ⅱ放大整形，使控制器翻转回来，将计数门关闭，计数器停止计数，完成一次测量，显示读数。

上述测量方法系双收法。也可做单收法测量，此时发射换能器F在发射超声波的同时，即使控制器翻转，计数器开始计数，接受换能器S1或S2收到信号后再使控制器翻转回来，停止计数，显示读数，完成S1或S2的单收测量 。

超声波围岩裂隙探测仪由主机、“一发双收”探头、封孔器、注水器及充电器等部分组成。主机采用集成电路，半导体数码显示，自备电池，为便携式。探头由发射换能器、接受换能器、隔声连接筒组成。

超声波围岩裂隙探测仪是应用超声波探测巷道围岩松动范围和应力变化的一种电子仪表 。

发射电压：480V；

超声波频率：36×103Hz；

测量显示范围：0.1-999.9μs；

分辨率：0.1μs；

重复测量误差：≤0.2μs；

电源：采用两组电池组，GNY-3型5节串联，GN-255型5节串联；

探头直径：36mm；

换能器间距：140mm；

测孔深度：2m（可根据需要加大）；

测孔方位：可测向下、向上和任意倾角的钻孔；

防爆类型：矿用安全火花型。

测试时先将探头放入测孔最深处，用封孔器封好孔，注满水。然后开始测试，每次从里向外移动一定距离，重复计下仪器读数3-5遍，一直测到孔口或测到破碎严重地方为止，在测试过程中便可以初步判断出岩体的松动范围。待做出声速V与孔深L的变化曲线，即V=f（L）曲线，便可以比较精确地判断出岩体的松动范围 。2100433B

《围岩孔裂隙充水承压爆破控制机理》围绕围岩孔裂隙充水承压爆破控制机理，开展了系列实验研究、理论分析及现场实践工作。介绍了承压爆破的技术内涵与优点，分析了承压水作用下的煤岩爆破和增裂过程，建立了承压爆破力学机制模型，揭示了波动传载先导破岩联合传爆介质后续膨胀挤压增裂原理，研究了承压定向爆破机理与技术，应用于坚硬煤岩预裂控制现场实践，取得了良好效果。

《围岩孔裂隙充水承压爆破控制机理》可供从事矿山开采、石油气开采、坚硬顶板控制、冲击矿压防治、低透煤岩增裂增透等研究的科技工作者、工程技术人员和高等院校相关专业师生参考使用。

按裂隙的成因分为成岩裂隙水、构造裂隙水和风化裂隙水。按裂隙水的水力联系程度分为风化壳网状裂隙水、层状裂隙水和脉状裂隙水。

裂隙水风化裂隙水

赋存于岩体的风化带中。风化作用与卸荷作用决定了岩体的风化裂隙带在近地表处呈壳状分布，通常厚数米至数十米。裂隙分布密集均匀，连通良好的风化裂隙带构成含水层，未风化或风化程度较轻的母岩构成相对隔水层。因此，风化裂隙水一般为潜水。被后朔沉积覆盖的古风化壳，也可赋存承压水。风化裂隙水通常分布比较均匀，水力联系较好，但含水体的规模和水量都比较局限。

裂隙水成岩裂隙水

赋存于各类成岩裂隙中。成岩裂隙是沉积岩固结脱水及岩浆岩冷凝收缩形成的裂隙。一般情况下，成岩裂隙多为闭合，不构成含水层。陆地喷溢的玄武岩裂隙发育且张开，可构成良好含水层。岩脉及侵入岩体与围岩的接触带，冷凝后可形成张开的呈带状分布的裂隙，赋存带状裂隙水。熔岩流冷凝过程中未冷凝的熔岩流走，在岩体中留下的巨大熔岩孔道，形成管状含水带，可成为强富水的含水层。

裂隙水构造裂隙水

构造裂隙是固结岩石在构造应力作用下形成的最为常见的裂隙。构造裂隙水以分布不均匀、水力联系不好为其特征。在钻孔、平酮、竖井及各种地下工程中，构造裂隙水的涌水量、水位、水温与水质往往变化很大。这是由于构造裂隙的分布密度、方问性、张开性、延伸性极不均一所造成的。一般说来，层状岩层中，构造裂隙发育较为均匀，在层面裂隙的沟通下，构造裂隙水的水力联系较好。块状岩体中构造裂隙发育极不均匀，通常可分为3个级次的裂隙空间:[1]细短闭合的小裂隙构成的微裂隙岩体；[2]张开且延伸较长的中等裂隙构成的导水裂隙网络；[3]大裂隙与断层构成的局部导水通道。当钻孔或坑道进人微裂隙岩体时，水量微不足道；遇到裂隙网络时，出现较大水量;触及大的裂隙导水通道，水量十分可观。

裂隙岩体的渗透性，由于裂隙的性质及发育的方向性而具有各向异性。同时，随着空间尺度增加，宽度较小的裂隙交接处增加，裂隙网络的渗透参数将会降低，这就是裂隙岩体的尺度效应。河谷地带的裂隙岩体中，往往存在两类互相独立的裂隙网络系统，在浅表部连续分布的裂隙网络中，为浅循环冷水；在深部存在相对封闭而又连通的裂隙网络中，则为深循环水。

在裂隙岩体中开采或排除地下水时，要根据裂隙水的特点布置佑孔与坑道。在裂隙岩体中修建水利工程时，要充分考虑裂隙水的复杂性。渗漏计算，排水孔 (幕)和灌浆工程的设计，都应充分考虑裂隙岩体渗透性的不均一性，各向异性和尺度效应。