【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隧道围岩松动圈测试，具体为一种基于相关法的隧道围岩松动圈测试方法。
技术介绍
1、隧道围岩是指隧道周围一定范围内，对隧道稳定性能产生影响的岩(土)体，或由于隧道开挖导致隧道周边地层发生重新分布的岩(土)体。隧道施工开挖后，隧道围岩由于爆破或开挖震动，加上隧道凌空面的应力释放，如围压、自由重力、构造应力等因素，在开挖面周围一定范围内都将产生一个松动带，这个松动带称为松动圈。为了评价工程岩体稳定性、合理确定支护的结构和位置，需要测定松动圈的厚度或说位置。
2、松动圈的测试方法有地质雷达法、地震波法、多点位移计法、声波法等。其中，地质雷达法的仪器贵、成本高；地震波法的分析比较困难；多点位移计法的工作量大、测量周期较长、精度不高。声波法技术成熟、操作容易，通过换能器发射和接收声波。围岩包括多层，多层的特性不同，声波在不同围岩层中传播速度不同，声波在不同围岩层之间的界面会有明显反射波区域。通过对声波数据分析判断不同围岩层的界面。
3、现有测试中，常用的声波换能器为一发二收换能器，即一个发射端、两个接收端，这样会导致声波换能器的长度较长。然而，隧道围岩的探测孔由于各种因素不完全是直线型的，长度较长的换能器在探测孔中测试时移动不顺畅。另外，现有测试中，很多声波检测法对声波数据进行分析时，只截取界面反射区域进行分析，相当于只对不同围岩层的界面处周围很小的区域进行了分析，分析范围较小，导致可能存在的一些偶然因素使结果有偏差，例如不同围岩的界面处某些地方偶然存在的干扰物导致的结果偏差。另外，分析范围较小还会导致
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于相关法的隧道围岩松动圈测试方法，利用超声反射法检测隧道围岩松动圈，为隧道施工和支护安装提供重要参考指标；测试方法简单易操作，检测成本低、效率高、准确率高；所述方法对整个波形图进行了分析，而不是只截取波形图中的一部分，分析范围广、结果精确和明显，根据分析数据能更容易和精准的判断松动圈的位置。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种基于相关法的隧道围岩松动圈测试方法，包括如下步骤：
4、步骤s1：在隧道的围岩的探测孔内沿着探测孔的长度方向选取多个检测点；
5、步骤s2：利用一发一收换能器对探测孔内的多个检测点进行探测，每个探测点获得一组声波数据；
6、步骤s3：计算相邻两个探测点的两组声波数据的相关系数；
7、步骤s4：以探测孔的深度为纵坐标、相关系数的值为横坐标作图；
8、步骤s5：根据步骤s4得到的图判断松动圈的位置：曲线中相关系数最小的点对应的深度值即为松动圈距离探测孔孔口的距离。
9、作为上述技术方案的进一步改进：
10、相关系数的计算公式如下：
11、
12、其中，r为相关系数，n为每组声波数据上的点的个数，z1i为一个探测点的波形上的第i个数据点的标准化的值，z2i为相邻探测点的波形上的第i个数据点的标准化的值。
13、z1i为一个探测点的波形上的第i个数据点的值与此波形所有数据点的平均值的差；z2i为相邻探测点的波形上的第i个数据点的值与此波形所有数据点的平均值的差。
14、相邻检测点在探测孔长度方向上的距离为50～200mm。
15、所述一发一收换能器包括一个发射端、一个接收端和隔声管，发射端和接收端间隔布置在一条直线上，发射端和接收端之间设有隔声管。
16、探测孔由在隧道内向上钻取获得。
17、步骤s4得到的图的每个相关系数对应的深度值设定为两个相邻探测点的中间位置。
18、本专利技术的有益效果是：利用超声反射法检测隧道围岩松动圈，为隧道施工和支护安装提供重要参考指标；测试方法简单易操作，检测成本低、效率高、准确率高；所述方法对整个波形图进行了分析，而不是只截取波形图中的一部分，分析范围广、结果精确和明显，根据分析数据能更容易和精准的判断松动圈的位置；所用换能器为一发一收换能器，长度较短，适用隧道围岩松动圈的测试孔。
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1.一种基于相关法的隧道围岩松动圈测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：相关系数的计算公式如下：
3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于：Z1i为一个探测点的波形上的第i个数据点的值与此波形所有数据点的平均值的差；Z2i为相邻探测点的波形上的第i个数据点的值与此波形所有数据点的平均值的差。
4.根据权利要求1～3任一所述的测试方法，其特征在于：相邻检测点在探测孔长度方向上的距离为50～200mm。
5.根据权利要求1～3任一所述的测试方法，其特征在于：所述一发一收换能器包括一个发射端、一个接收端和隔声管，发射端和接收端间隔布置在一条直线上，发射端和接收端之间设有隔声管。
6.根据权利要求1～3任一所述的测试方法，其特征在于：探测孔由在隧道内向上钻取获得。
7.根据权利要求2或3所述的测试方法，其特征在于：步骤S4得到的图的每个相关系数对应的深度值设定为两个相邻探测点的中间位置。
【技术特征摘要】
1.一种基于相关法的隧道围岩松动圈测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：相关系数的计算公式如下：
3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于：z1i为一个探测点的波形上的第i个数据点的值与此波形所有数据点的平均值的差；z2i为相邻探测点的波形上的第i个数据点的值与此波形所有数据点的平均值的差。
4.根据权利要求1～3任一所述的测试方法，其特征在于：相邻检测点在探测孔长度...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐露新，汪理，陈俊杰，吕雯倩，
申请(专利权)人：广州理工学院，
类型：发明
国别省市：
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