围岩开挖损伤区大小、损伤程度及其岩体的力学性质是地下工程围岩支护的基础。损伤区的大小与初始应力状态、开挖与支护方法、地质条件等有关。围岩开挖损伤区大小、损伤程度及其岩体的力学性质是地下工程围岩支护的基础。此外，还研究了地应力与声波速度关系，并讨论了高地应力水平对深埋隧洞开挖损伤区声波检测及损伤程度评价的影响。

1 波速与岩体损伤、应力水平的关系

岩体损伤与波速的关系，以及爆破开挖损伤区声波检测及损伤程度评价的影响。具体内容包括：

1. 声波检测是基于弹性波在岩体中传播的一种测试技术，通过对岩体波速随岩体结构面、应力状态、含水情况、风化程度等因素变化的观察，可以对岩体的力学性质变化进行初步判断。

2. 开挖损伤区的形成是导致岩体波速变化的因素之一，损伤区形成过程中，岩体内部产生裂纹并逐渐发展，使得岩体完整性变差，进而波速降低。

3. 基于弹性应力波理论，给出了爆破前后岩体弹性模量和纵波速度的关系，并讨论了爆破前后岩体纵波速度变化率与损伤变量D间关系。

4. 岩体声波波速与应力间的相关性受到岩体内部裂隙的明显影响，其本身并不因应力而产生直接变化，而是在应力作用下，岩体内部裂纹的闭裂程度发生改变，从而引起声波波速的变化。

5. 通过回归分析，得到了加载阶段应力与波速的近似关系，对于大理岩，在线弹性范围内，应力增、降幅度达到一定值时，纵波速度波动范围较大。

2 不同应力水平下损伤声波检测

水电站引水隧洞在不同应力水平下的损伤区声波检测过程，通过特殊的钻孔取芯方案在不同地点进行声波检测，对比在不同应力水平下损伤区声波检测结果的差异。具体取样方案为在现场选定取样区域，利用钻孔沿取样区形成封闭的边界，逐步解除取样区域岩体的应力，通过钻孔进而获得不同应力水平下的岩芯，再利用声波检测装置对应力解除孔和取芯孔周边岩体的损伤程度进行检测。同时，采用数值模拟方法验证了方案的实际应力解除效果。

3 损伤区深度及损伤程度

基于声波测试得到的实际现场不同应力水平下的岩体声波数据，包括多组声波数据、内圈孔和外圈孔的声波检测结果对比、损伤区深度检测结果以及不同区域岩体的平均声波速度对比。此外，还讨论了实测损伤区深度与室内试验结果相符，损伤区外平均波速在6 000 m/s以上，对未扰动岩体和损伤区内岩体的声波检测结果存在明显差异，可能对实际损伤程度评价带来严重影响。现场检测结果与室内试验结果相符，同时说明地应力水平对损伤程度的影响更为显著。

4 岩体物理力学性质评价

高地应力对岩体声波速度的影响，通过对比分析内圈孔和外圈孔未损伤区的岩芯声波速度与相应位置处孔壁波速，发现地应力对岩体声波速度的影响明显，并得出岩体声波波速与力学参数的关系需考虑应力水平的影响。同时，通过修正岩体纵波波速预测岩体力学参数的公式，发现高地应力水平下岩体的单轴抗压强度会被严重高估。

5 结　论

通过对不同应力水平下开挖损伤区声波检测以及岩体物理力学性质评价的对比与分析，得到高应力区若采用常规声波检测方案会一定程度上低估围岩的损伤区深度和损伤程度；大理岩在初始地应力为45 MPa水平时，围岩的损伤区深度及损伤程度大约会被低估约10%～30%。一定应力降幅下，损伤区内的岩体由于宏观及微观裂隙更为发育，因而其声波速度降幅更大，达到20%～40%。该章节还讨论了地应力水平与纵波速度的良好相关性，以及孔芯与孔壁声波测试得到的岩石单轴抗压强度差别。因此，在深埋岩体工程中，高地应力对围岩损伤区声波检测与评价的结果存在明显影响，实际工程中运用波速指标评价岩体质量必须适当考虑地应力水平对声波检测的影响。