土木工程師(巖土)專業(yè)知識(二)輔導:巖土體應力、應變原位測試5

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2 彈性波觀測
    (1)基本原理
    利用彈性波在巖體內的傳播特性,以測定巖體的彈性常數,了解巖體的某些物理力學性質、判斷巖體的完整及破壞程度等,目前已獲得了廣泛的應用。
    在彈性介質中某一點,由于某種原因而引起初始擾動或振動時,這一擾動或振動將以波的形式在彈性介質內傳播,并稱之為彈性波。這種波如聲音在空氣和水中傳播一樣,也在巖體中傳播由此可知,產生彈性波必須具備下述兩個條件;
    1)有初始擾動,如加力、錘擊、爆炸等;
    2)介質具有彈性。
    將石塊投入水中時,在原來平靜的水面上可以看到波紋的傳播,這是波的最明顯的例子。不過,這種波是在介質表面?zhèn)鞑?,稱為表層波。本書所要討論的,是在彈性介質內部距表面一定距離處傳播的波,這種波稱為體波,下面談到的縱波和橫波,都屬于體波。彈性力學已經介紹了彈性波的波動方程、波速等基本知識。
    【例題27】產生彈性波必須具備的兩個條件是( )。
    A、有初始擾動;B、介質具有彈性;C、一直振動;D、介質具有塑性;
    答案:A、B
    ①在長細形桿中傳播的縱波。例如用細長的巖芯作試樣,在實驗室內測定彈性波速度時,就屬于這種情況。
    當質點振動方向與波的傳播方向一致時,稱為縱波。這種波的波動方程是
    
    由上述可見,彈性波的傳播速度與介質的彈性常數及密度直接有關?,F場觀測中,如能激發(fā)彈性波,并測出彈性波在巖體的傳播速度,則可利用波速公式轉求巖體的彈性常數,這就是彈性波觀測的基本原理。從上面的分析還發(fā)現,Vp>Vb>Vs。
    現場實測中,S波雖然具有難以衰減等特性,但其發(fā)生和接收都比較困難,所以實際上多以測P波為主。
    上述的P波就是所謂的聲波,Vp也就是聲波波速,因為振動周期T在1/16s~1/50000s的時候,這種振動能使我們的聽覺器官感覺到聲音。所以彈性波探測,有時也叫聲波探測,即聲波探測是彈性波探測的一部分。
    【例題28】某縱波在細長彈性桿中的傳播速度為Vb ,在相同的無限彈性介質中的傳播速度為Vp,橫波相同的無限彈性介質中的傳播速度為Vs,三者的關系為( )。
    A、Vp>Vb>Vs;B、VpVp>Vb;D、Vb>Vp> Vs;
    答案:A