张海强
武汉丰达地质工程有限公司襄阳分公司 湖北 襄阳 441000
摘要：由于不同岩石的矿物组成和物性的差异，不同岩性的声波速度存在着明显不同，同一岩性因裂隙发育和风化程度不同，声波速度也不相同。声波测井技术就是依据岩层的这一特性，划分不同岩层及岩层的风化破碎程度。这里对湖北随州地区某岩土工程勘察项目的声波测井结果进行统计分析，给出了测区钻孔揭露的主要岩石较完整状态的声波波速统计值和异常发育概率统计，以期为类似工程的岩体完整性和岩石的力学性质评价作为借鉴和参考。
关键词 工程勘察；岩石；声波速度
0 引言
声波测井是岩土工程勘察中的一个重要测试手段，声波速度能够较好地反映岩土的力学性质，岩石的风化及破碎程度。本文依据湖北随州地区某岩土工程勘察项目的50个钻孔，累计钻探进尺3925m的声波测井资料进行统计分析，给出了场区内钻孔揭露的主要岩石较完整状态的声波波速统计值和异常发育概率统计，以便今后湖北随州地区的工程地质施工人员及相关地质工作人员作为参考。
1 影响岩体声波速度的因素
声波测井所研究的参数是岩体的波速度。岩体波速是计算岩体完整性系数和风化波速比的重要参数[1]。风化波速比是评价岩体风化程度的依据之一，完整性系数是评价岩体完整程度及使用RMR法进行岩体分类的基本参数之一[2-3]。地层的声波速度主要取决于下列因素：岩体的孔隙度；岩体的骨架弹性；岩体的矿物组分、颗粒形态及颗粒大小的分布状态；岩体的胶结成分和胶结程度；岩体孔隙中液体的力学性质；地层中岩石的节理裂隙发育率、破碎程度及溶蚀孔洞的发育程度。
2 场区岩层的声波速度统计分析
表1是场区内所见主要岩层的声波速度统计表。表中某岩层的异常概率为该岩层的速度异常厚度占所测的该岩层总厚度的百分比率；离散度为岩石的实测波速与其常见均值差的绝对值相加，离散度客观地反映了岩石声波速度异常的变化程度。
表1 场区主要岩层的声波速度统计表
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灰岩是本测区最常见的岩层，声波测井在灰岩中的累计测量长度占总累计测量长度的15.8%。灰岩声波波速概率曲线见图1。其中严重破碎的灰岩,声波波速3000m/s以下的概率为11.0%。声波波速离散度为1049m/s，说明在该岩性中波速变化较大。
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图1 灰岩声波速度概率曲线 图2 花岗片麻岩声波速度概率曲线
花岗片麻岩是本测区常见的岩层之一，声波测井在花岗片麻岩中的累计测量长度占总累计测量长度的6.5%。花岗片麻岩声波波速概率曲线见图2，为一正态分布。波速离散度为1092m/s。离散度较大，说明该岩性波速变化较大，岩层发生破碎的几率也大。
白云岩是本测区常见的岩层之一，声波测井在白云岩中的累计测量长度占总累计测量长度的15%。白云岩声波波速概率曲线见图3，曲线出现明显的双峰，从统计角度来看属于二个母体。经分析并剥离为二段曲线分别计算，二个母体的声波波速常见值分别为4450m/s和5550m/s，声波波速离散度为967m/s和492m/s。二个母体是因岩石的破碎造成，反映了白云岩的破碎、裂隙发育比较普遍。4450m/s为破碎及裂隙发育白云岩的声波波速特征值，5550m/s为完整白云岩的声波波速特征值。967m/s、492m/s分别为破碎及裂隙发育白云岩和完整白云岩的离散度。概率曲线的左峰为缓波型，说明该岩性的裂隙发育较普遍。其中严重破碎白云岩的样品数(声波波速小于3000m/s)占样品总数的17%，反映该岩性出现破碎的几率很大。
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图3 白云岩声波速度概率曲线 图4 白云质灰岩声波速度概率曲线
声波测井在白云质灰岩中的累计测量长度占总累计测量长度的0.8%。白云质灰岩声波波速概率曲线见图4，为一正态分布,声波波速离散度为813/s，表明该岩性中波速变化较大。其中严重破碎变粒岩的样品数未测到，造成离散度大的主要原因是岩层中裂隙发育和成分差异。
3 结论
岩体波速是计算岩体完整性系数和风化波速比的重要参数。风化波速比是评价岩体风化程度的依据之一，完整性系数是评价岩体完整程度及使用RMR法进行岩体分类的基本参数之一。在岩土工程勘察中，岩体波速的准确选取一直是困扰工程人员的一个技术问题，有时凭经验取值，缺乏足够的依据。本文根据某岩土工程勘察中岩体的弹性波资料，对场区各种岩体的现场声波数据进行统计分析，研究发现：花岗片麻岩发生破碎的概率较大，建议在施工中应予以重视结合。研究成果对湖北随州地区类似岩体的声波速度取值及应用，以对今后的工作提供参考。
参 考 文 献：
[1] STEPHEN PRENSKY.Recent Developments in Logging Technology[J].Petrophysics,2002,43(3):197.
[2] 原宏壮,陆大卫,张辛耘,等.测井技术新进展综述[J].地球物理学进展,2005,9,20(3):786.
[3] 骆淼,潘和平,黄东山.地球物理测井在水文地质勘察中的应用综述[J].工程地球物理学报,2004,4,1(2):136.