【摘 要】 开展岩石力学实验项目是推动工程整改效率的必要手段，但现实验证结果往往受到各类现实因素制约，离散特性全面扩散，严重时与预期设定指标延展方向完全偏离。设计主体决定利用超声波传播速度、回弹数值以及延时强度作为验证媒介，将过往研究经验综合起来，使得岩石试样选取工作能够在超声-回弹方法的全面指导下，主动排除一切离散制备因素，真正彰显室内试验的精准程度。实践结果验证，此类调试手段适应特性优良，对于任何缺陷状况能够保留必要的辨识技巧，并且全程工序施展便捷且没有任何损伤。另外，超声-回弹综合考察方式也可较好地预测岩石整体抗压强度。所以，此类方案在岩石抗压强度预测以及最终试样选取上积极辅助意义深刻，应该得到技术人员的广泛重视和有机应用。
【关键词】 超声波速 回弹技法 缺陷状况 样本选择 强度预测
1 前言
针对岩石力学机理进行深入解析，是整个工程开发活动中的重点研究内容，尽管目前科学计算以及理论侧重点已经达到相当高的水准，但是岩石力学始终对于当中各类安全隐患起着必要的防护作用，不可轻视。依照国内外长期实践经验解析，试验技术与操作仪器百般变换，试验精度和控制实效也不可能一成不变；另一方面，大批水电资源开发活动紧密衔接，涉及岩石力学试验必然产生全新标准，而非常规力学研究也备受关照。
2 岩石的无损检测技术统筹规划
在室内开展岩石力学试验，具体是确定对应岩体参数，任何细节处理不当，都将直接影响施工进度。这部分规划工作受到多种因素影响，即便是相同位置应用加工手法，外观也没有差别形式，采取相同实验流程，其配置结果仍然没有太大差异。在上述众多影响因素之中，部分取样结果必然产生限制，包括高径比、截面形状、试件体积样式等，部分法则全因此扩张开来，在有效加工精度、加载价值作用下，这方面影响就可透过细化试验方案、严格遵守内部法则管理。但在岩石试样内部缺陷状况中，仍有许多因素不可掌控。相关专家研究的动机，就是联合现有无损检测手段，提出方便的样本选择方法，在正式开展实验工作之前，先尽量将离散元素清除，提高结果准确地位，并且将试验程度提升至完美状态，将这种方式应用在抗压强度预测之中。岩石单轴抗压强度是试件在无侧限条件下受轴力作用破坏时，单位面积上所承受的荷载，岩石在单轴受压至破坏时的压应力值，即岩石抗压强度，用R表示。岩石抗压强度是岩石力学强度中最基本的指标之一。在进行洞室、巷道、建筑物地基稳定计算、评价，以及建筑石材的选择中，抗压强度是必不可少的指标。抗压强度在工程上应用极为重要和广泛，与其它物性指标，如声波速度、密度、变形特性有着密切关系。岩石抗压强度试验极其简单，计算非常容易。但是实际应用上并非如此，除矿物含量、颗粒大小、结构、含水量、孔隙率等内在因素外，外界条件，如试件的形态、径高比、加工精度及加荷速率等，对试验结果也有很大影响。基本原理：岩石单轴抗压强度的测定，一般采用直接压坏标准试件的方法，常与岩石静力变形摸量实验同步进行。另一方面，设备与材料岩石抗压强度实验必须加工标准的规格试件。
2.1 超声波技法
岩石超声波测试技术透过检测手段在岩体介质中记录声学参数的变化特征，间接地验证其中蕴含的物理力学特性以及内部机理形态。超声波在岩石中的传播速度共同呈现材料的弹性性质和内部构造相关信息，可以深度测量岩石强度绩效，而且可以反映岩石中的缺陷，如若测试的岩石中间微裂缝以及其余填充物质，一旦说到达界面，反射、散射等作用瞬间激活，波速由此降低，其间裂缝数量、宽度也不断发生改变。依照声速的变化特征，可以判别岩石内部缺陷状况，自从超声波测试技术应用到岩土工程后期，已经成功解读岩体动弹作用、质量评价问题。但超声波已经无法反映岩石的塑性潜质，因为研究内容众多，其间岩石破脆程度复杂，岩石塑性对强度影响深刻；在疏密的声波波速状况之中，因为限制条件众多，强度反而会小，单纯地运用声波法检测强度质量，往往会造成限制性误差反应。
2.2 回弹技艺
其就是主张利用岩石回弹值、强度交互式规律法则推算强度质量效应，回弹值反映整个工作性质，但在某种角度之上凸显岩石塑性特征。经过长久研究活动下来，有关学者开始注意这方面内容，并运用回归分析手段制定岩石强度、回弹值关系曲线图。针对某项公路内部异类隧道掌子面点荷载、回弹数据进行回归验证，证明二者闭合关系良好。岩石回弹值可以较好呈现边坡强度、风化程度，把回弹值作为稳定的判别变量。虽然回弹法能够快捷渗透到岩石强度检验工作之中，但是现实证明这只能映衬岩石表层大约3cm厚度状态，不能反映岩石内部构造状况，单独使用时误差结果也会很大。
2.3 综合技法
应用无损检测手段将岩石抗压强度预测完全，回弹值或者超声波波速等检测值与强度对应关系不是唯一关注细节，具体是其中影响因素众多，如岩石的矿物成分、风化程度以及表面湿度等。对于岩石本身来讲，矿物组成机理存在空隙，这也是研究强度质量的必要突破口，根据过往研究中单纯运用回弹值以及超声波波速预测手段观测，误差现象也正是由此揭发。按照这种规则思考，部分学者开始提出综合解读设想，精准程度凸显，岩石密度也可能在某种程度上反映致密特性；但对于结构特征来讲，包括微裂缝识别能力还是不够稳定的。联合过往研究成果进行取长补短，拟定综合超声波应用方案，进而全面开拓各自适应优势，这样便能确保弹性、塑性工作同步进展。在必要表层状态研究流程中，可以按照由表及里途径确切反映岩石强度。在应用试样选择活动中，对于批次试样，能够运用集中、个别对比策略，将其分组。另一方面，可以将这种综合技能应用在预测岩石强度之中，为了验证其可行功效，选取部分岩石试样进行科学试验。
3 现实应用案例研究
此次采样地点具体设定在三峡水库滑坡地带，其中弱风化砂岩广布，为了将水-岩作用进一步拆解清晰，便将试样大小设定为50mm*100mm，制备流程具体依照规范指标操作，直径误差效果不得超过0.1mm，至于端面不平行维度也要尽量缩小至0.02mm。因为岩石样本结构差异不大，制作完毕的试样外观不会产生过大出入，但在单轴抗压强度检查中发现离散性仍旧不可扼制，差别迹象超过30%。为了将个中原因提炼，尽量杜绝离散迹象，确保试验精准程度，有关研究人员提出超声-回弹综合验证手法。于是，便采取18个样本材料进行声波波速、回弹值以及单轴抗压强度试验。后期调研结果显现，回弹值基本稳定在27～33范围内部，变化幅度不大，证明试样表面硬度质量十分接近；但是纵波波速范围却在2300～3029m/s区域徘徊，相对来说较为分散。为了将缺陷特征进行科学判定，采用统一试验流程对所有样本进行单轴抗压强度检测，其中强度稳定在20～21MPa的有4个，其余集中在30～35MPa左右，缺陷隐患突出，表明上述综合探析策略对岩石取样、分组工作产生必要的支持功效。
在这部分离散特征研究过程中，包括岩石自身不均匀、后期加工限制等都会造成结果偏差反应，因此在采样中期尽量要在现场凿取岩块，过程中试样损伤结果不可避免，后期应该将各类微裂纹理窥探清楚。根据国内外众多学者在各种不同条件下试验研究证明，当径高比大于1时，强度下降很大，但径高比达到一定值时，其强度减少甚微，趋于稳定状态。目前，国际岩石力学学会对于实验室试件推荐使用Φ/H径高比为1：2.5-3.0的样品进行抗压强度试验。我国不论圆柱体或立方体，试件高度与直径之比宜为2.0-2.5。但是我国冶金、建材和公路桥涵规范取径高比为1：1。上述操作验证了单轴抗压强度与纵波波速、回弹值相关性良好，我国部分学者开始运用回归分析技术拟合关联探测曲线，将岩体强度、变形参数的超声波预测方法提炼，但是现实状况中却是极少人运用这等手段。这类手段将声波、回弹法优势集合，相比之下能够极好地映衬岩石表层以及内部特征，使得强度质量瞬间呈现。有关这类手段的计算公式表现为：Σc1=avpbRc。其中，Σc1代表试样单轴抗压强度；vp作为岩石纵波波速（km/s）；R便是岩石个体回弹数值；至于a、b、c都是假定经验公式内部特殊试验调制系数。依照对数关联将上述公式转换成为：lnΣc1=lna+blnvp+clnR。该式作为三元一次方程，应用三元线性回归技巧将系数解答，并提炼出经验公式：Σc1+avbpRc=1.505vp1.237R0.513。 为了确保公式能够适用，依照纵波波速以及回弹值角度窥探，同时运用经验公式对单轴抗压强度进行全面预测，误差范围表现为 0.34%～7.15%，预测、实测强度值能够在此条件下得到有机吻合。对照过往强度预测经验公式，从中选取最优对比分析结果。
（1）回弹法预测岩石强度经验公式：Σc2=ARB
（2）超声波法预测岩石强度经验公式：Σc3=CvDp
公式中，Σc2、Σc3分别为后续单轴抗压强度预测值提供的假定系数。运用线性回归技术得到回弹法预测抗压强度经验公式为： Σc2=3.96R0.619声波法预测强度经验公式则为：Σc3=5.76vp1.613。
总结下来，上述各个公式强度预测值将如图1所示。
经过系统分析发现，强度预测值与实测值变化特征没有太大出入，其中超声-回弹综合模式预测质量最为精良，并且相关系数r高于其余经验公式，方差无偏估计值也是最小的，显著性检验程度也不必多说。所以，综合模式在岩石强度预测工作中是十分必要的辅助媒介，并且比过往经验公式精准程度高，表明在仔细测量声波、回弹值前提下，能够全面陈列所需抗压强度数值。
4 综合分析法应用细节补充
在众多岩石试样之中，涉及纵波波速、回弹值、单轴压缩强度等相关关系是众多实验结果衬托的，但部分学者发现当中蕴藏特殊情况，这具体是由岩石性质差异以及分均匀特性影响。所以，为了确保能够对不同类型岩石样本进行系统试验，开始建立必要经验强度预测公式架构，同时在测试纵波波速等数据过程中稳定试样状态。过往研究流程中发现，包括温度、试样饱和程度、表面湿度等对参数测定影响都较为深刻，规律稳固效应也会因此紊乱。一旦说岩石内部裂缝等弱面与声波传播方向趋同时，对于声波波速影响就会减小；当裂隙声波传播方向保持垂直交接关系时，这部分影响效果也就扩散开来。所以，本文提出的综合验证技巧存在一定的局限效应，这是毋庸置疑的，其实就是在某种程度上引起实验结果产生离散反应，如若碰巧试样在近轴方向存在裂纹时，预测结果也就偏差过重，但这类现象能够透过试样破坏形态之上进行科学区分。具体来讲，本文就是在这种方法基础上，进行后期试验经验补充，希望能够对岩石力学研究工作提供些许指导意见，杜绝混乱认知迹象的再次衍生。岩石具体抗压强度与纵波波速有着必要联系，依照此种标准建立多元回归模型。研究结果证明，在综合经验公式下的预测强度值是可以被吸纳的，并且比以往经验公式精准程度更高。
需要注意的是，不管是回弹、声波甚至是综合预测手段，都只能是借助间接途径实施，在直接力学试验工作中还不具备完全实用功效，其实际结果更可以力学试验参考，为试样科学选取以及荷载分级加载提供方便；特别是在大型试验中，就能更全面地取得工程岩石力学性质参数与质量验证指标，为工程设计提供有效依据。
5 结语
按照上述内容陈述，综合法在岩石强度预测工作中辅助功效深刻，并且能够抵抗过去预测经验公式中的不稳定计算状况；证明在特别试样支撑条件下，涉及回弹值以及声波元素规整得还是比较完全的，能够为预测实际抗压强度提供疏导线索，保证相关工程全面开展，维持特定事业可持续发展绩效。
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