巖體超聲檢測技術

1、巖體超聲檢測技術 巖體超聲波檢測技術巖體超聲波檢測技術 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 概念概念 超聲波檢測：超聲波檢測： 超聲波測試技術是以人工激振的超聲波測試技術是以人工激振的 方式向介質方式向介質( (巖石、巖體、混凝土等巖石、巖體、混凝土等) )發(fā)射超聲波，發(fā)射超聲波， 在一定的空間距離上接收介質物理特性調制的超在一定的空間距離上接收介質物理特性調制的超 聲波，通過觀測和分析超聲波在不同介質中的波聲波，通過觀測和分析超聲波在不同介質中的波 速、波幅、波形等聲學參數(shù)，來了解巖體材料的速、波幅、波形等聲學參數(shù)，來了解巖體材料的 物理力學特性、結構特征和風化程度等。物理力

2、學特性、結構特征和風化程度等。 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 原理原理 原理：通過測定超聲波在巖體中的原理：通過測定超聲波在巖體中的 傳播情況（波速、聲時值、波形、波傳播情況（波速、聲時值、波形、波 幅等）來推定巖體材料的結構特征幅等）來推定巖體材料的結構特征 巖體結構密實，聲速傳播快；巖體結構密實，聲速傳播快； 巖體結構不密實，聲速傳播慢。巖體結構不密實，聲速傳播慢。 巖體超聲檢測技術 聲波按其頻率分為次聲波、可聞聲波、超聲聲波按其頻率分為次聲波、可聞聲波、超聲 波和特超聲波四類。波和特超聲波四類。 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 什么是超聲波？什么是超聲波？ 次聲波

3、的頻率在次聲波的頻率在20 Hz以下，人耳聽不到，但對人體傷害極大以下，人耳聽不到，但對人體傷害極大 可聞聲波的頻率在可聞聲波的頻率在20 Hz 20 KHz之間之間 ，人耳可以聽到，人耳可以聽到 超聲波的頻率在超聲波的頻率在20 KHz 1000 MHz，人耳聽不到，人耳聽不到 特超聲波的頻率在特超聲波的頻率在1000 MHz以上，人耳聽不到以上，人耳聽不到 巖體超聲檢測技術 在聲波無損檢測中，超聲波檢測用途最廣。主要因為超在聲波無損檢測中，超聲波檢測用途最廣。主要因為超 聲波具有以下特性：聲波具有以下特性： 束射特性束射特性 超聲波頻率高、波長短，聲束指向較好，可以使超聲能超聲波頻率高、波

4、長短，聲束指向較好，可以使超聲能 量向一個確定的方向集中輻射，便于缺陷定位；量向一個確定的方向集中輻射，便于缺陷定位； 反射特性反射特性 超聲波在彈性介質中傳播時，遇到異質界面時會產生反超聲波在彈性介質中傳播時，遇到異質界面時會產生反 射、透射或折射，這些現(xiàn)象主要由入射角度和不同介質射、透射或折射，這些現(xiàn)象主要由入射角度和不同介質 的聲學特性決定，利用超聲波這一性質，可確定構件中的聲學特性決定，利用超聲波這一性質，可確定構件中 缺陷的有無及其性質。缺陷的有無及其性質。 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 為什么用超聲波做為什么用超聲波做 檢測？檢測？ 巖體超聲檢測技術 傳播特性傳播特性 超聲波能

5、量高，在大多數(shù)介質中傳播時能量損失小，傳播距離遠，穿超聲波能量高，在大多數(shù)介質中傳播時能量損失小，傳播距離遠，穿 透能力強，使得超聲檢測具有很大的可檢測范圍。透能力強，使得超聲檢測具有很大的可檢測范圍。 波型轉換特性波型轉換特性 超聲波在異質界面上容易實現(xiàn)波型轉換，構件檢測中所需要的各種波超聲波在異質界面上容易實現(xiàn)波型轉換，構件檢測中所需要的各種波 型（包括縱波、橫波、板、表面波等）都可以通過壓電晶片形成的縱型（包括縱波、橫波、板、表面波等）都可以通過壓電晶片形成的縱 波產生。波產生。 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術 按介質質點的振動方向與波的傳播方向間的關系，可將超聲波分

6、為按介質質點的振動方向與波的傳播方向間的關系，可將超聲波分為 不同的類型：不同的類型： 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 （1）縱波）縱波L（壓縮波、疏密波）：（壓縮波、疏密波）： 介質質點振動方向與波的傳播方向平行的波。介質質點振動方向與波的傳播方向平行的波。 波動傳播方向 質點振 動方向 縱波可在任何彈性介質（固體、液體和氣體）中傳播縱波可在任何彈性介質（固體、液體和氣體）中傳播 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 （2）橫波）橫波S或或T（剪切波）：（剪切波）： 介質質點振動方向與波傳播方向相互垂直的波。介質質點振動方向與波傳播方向相互垂直的波。 波動傳播方向 質點振動方

7、向 橫波只能在固體介質中傳播橫波只能在固體介質中傳播 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 （3）表面波）表面波R（瑞利波）：（瑞利波）： 固體介質（如巖石）表面在交替變化的應力作用下，質點固體介質（如巖石）表面在交替變化的應力作用下，質點 產生縱橫復合振動。這種質點振動所引起的波動傳播只在距固體介產生縱橫復合振動。這種質點振動所引起的波動傳播只在距固體介 質表面很小的范圍內進行，故稱表面波。質表面很小的范圍內進行，故稱表面波。 表面波在介質表面?zhèn)鞑r，介質表面質點作橢圓運動，橢圓的表面波在介質表面?zhèn)鞑r，介質表面質點作橢圓運動，橢圓的 長軸垂直于波的傳播方向，短軸平行于波的傳播

8、方向。長軸垂直于波的傳播方向，短軸平行于波的傳播方向。 波動傳播方向 （a）某質點在一周 期內的位移末端軌跡（b）某一時刻不同質點在的振動位移 y x z 空氣 巖石 表面波只能在固體介質中傳播，且只能在固體表面?zhèn)鞑ァＹ|點振動幅度隨表面波只能在固體介質中傳播，且只能在固體表面?zhèn)鞑ァＹ|點振動幅度隨 深度的增加迅速減小，可認為僅存于固體介質表面二倍波長深度之內。深度的增加迅速減小，可認為僅存于固體介質表面二倍波長深度之內。 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 （4）板波：）板波： 在板狀且厚度與波長相當?shù)膹椥怨腆w中，傳播的聲波是有別于表在板狀且厚度與波長相當?shù)膹椥怨腆w中，傳播的聲波

9、是有別于表 面波的另外類型的波，稱板波。主要用于探測薄板狀構件內的缺陷。面波的另外類型的波，稱板波。主要用于探測薄板狀構件內的缺陷。 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 波速波速 波速波速V(m/s)V(m/s)：巖體檢測中最常用的參數(shù)：巖體檢測中最常用的參數(shù) 材料的彈性性質材料的彈性性質 材料的結構特性材料的結構特性 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 波速波速 1.1.波速與材料的彈性性質波速與材料的彈性性質 縱波波速縱波波速VpVp a.a.一維（細棒）：一維（細棒）： VpVp1 1= = b.b.二維（薄板）二維（薄板）: Vp: Vp2 2= = c

10、.c.三維（無限大介質）三維（無限大介質） VpVp2 2= = E )1( 2 E )21)(1( )1( E 以下所提到的波速均為波在固體以下所提到的波速均為波在固體 中傳播的速度！中傳播的速度！ 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 波速波速 橫波波速橫波波速VsVs 無限大介質無限大介質:Vs= =:Vs= = 表面波波速表面波波速VrVr 表面波波速與表面曲率有關，平表面的表面波波速如下式，凸表面的表面波波速與表面曲率有關，平表面的表面波波速如下式，凸表面的 表面波波速高于此值，凹表面的表面波波速低于此值。表面波波速高于此值，凹表面的表面波波速低于此值。 平表面：平表面

11、： Vr=Vr= G )1 (2 E )1 (21 12. 187. 0 E 在固體介質中，縱波、橫波和表面波的波速有如下關系：在固體介質中，縱波、橫波和表面波的波速有如下關系： VpVsVr 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 波速波速 2.2.波速與材料的結構特性波速與材料的結構特性 材料的尺寸材料的尺寸 材料的組成成分材料的組成成分 空隙率空隙率 缺陷缺陷 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 聲壓聲壓 聲壓（聲壓（PaPa）：）：超聲場中的某一點在某一超聲場中的某一點在某一 瞬間，因超聲波引起的壓強。瞬間，因超聲波引起的壓強。 m= ds dx F=p d

12、s 由動量定理：由動量定理： F dt =m Va p ds dt= ds dx Va p= dx/dt Va= V Va Va為體積元的振動速度，當體積元很小時，即為質點振動速度。為體積元的振動速度，當體積元很小時，即為質點振動速度。 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 超聲波的指向性超聲波的指向性 聲波為一點源時，聲波從聲源向四聲波為一點源時，聲波從聲源向四 面八方輻射。如果聲源的尺寸比波長大面八方輻射。如果聲源的尺寸比波長大 時，則聲波從聲源集中成一波速，以某時，則聲波從聲源集中成一波速，以某 一角度擴散出去，形成主瓣和副瓣聲束，一角度擴散出去，形成主瓣和副瓣聲束， 如圖

13、所示。如圖所示。 聲波的能量主要集中在主瓣聲束內，聲波的能量主要集中在主瓣聲束內， 這種聲束集中向一個方向輻射的性質就這種聲束集中向一個方向輻射的性質就 是聲波的指向性。是聲波的指向性。 聲場的指向性好壞常用指向角（擴聲場的指向性好壞常用指向角（擴 散角）散角）0 0衡量，其值為：衡量，其值為： 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 超聲波的指向性超聲波的指向性 D 0 sin 式中：式中：介質中的超聲波波長；介質中的超聲波波長； D D聲源尺寸，對圓聲源為其直徑，對方聲源為其邊長；聲源尺寸，對圓聲源為其直徑，對方聲源為其邊長； 與晶片形狀有關的參數(shù)，對圓聲源與晶片形狀有關的參數(shù)

14、，對圓聲源=1.22=1.22，對方聲源，對方聲源 =1.0=1.0。 一般而言，希望一般而言，希望0 0值盡量小，因為其值越小指向性越好，可以提值盡量小，因為其值越小指向性越好，可以提 高對缺陷的檢測靈敏度和定位精度；但在探測形狀復雜的工作時，希高對缺陷的檢測靈敏度和定位精度；但在探測形狀復雜的工作時，希 望其值大一些，以便利用擴散聲束探測某一區(qū)域的缺陷。望其值大一些，以便利用擴散聲束探測某一區(qū)域的缺陷。 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 介質的聲阻抗介質的聲阻抗 聲阻抗聲阻抗 Z Z（N N s/ms/m3 3）：介質中某一質點的）：介質中某一質點的 聲壓與該處質點的振動

15、速度之比。聲壓與該處質點的振動速度之比。 Z = p / VZ = p / Va a 聲阻抗表示介質對質點振動的阻礙作用。在同一聲壓下，聲阻抗表示介質對質點振動的阻礙作用。在同一聲壓下， 聲阻抗越大，質點的振動就越小。當超聲波由一種介質傳入聲阻抗越大，質點的振動就越小。當超聲波由一種介質傳入 另一種介質，或是從介質的界面上反射時，其各種行為（如另一種介質，或是從介質的界面上反射時，其各種行為（如 反射、折射等）主要取決于這兩種介質的聲阻抗。反射、折射等）主要取決于這兩種介質的聲阻抗。 氣體、液體與固體之間的特性聲阻抗之比接近于氣體、液體與固體之間的特性聲阻抗之比接近于1:3000:8000 巖

16、體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 超聲波的衰減超聲波的衰減 超聲波在介質中傳播時，其能量隨傳播距離的增加而逐漸減弱，這種超聲波在介質中傳播時，其能量隨傳播距離的增加而逐漸減弱，這種 現(xiàn)象為超聲波的衰減?，F(xiàn)象為超聲波的衰減。 引起超聲波衰減的原因很多，主要包括擴散衰減、散射衰減和吸收引起超聲波衰減的原因很多，主要包括擴散衰減、散射衰減和吸收 衰減。衰減。 （1）擴散衰減）擴散衰減 擴散衰減主要取決于波陣面的幾何形狀，而與傳播介擴散衰減主要取決于波陣面的幾何形狀，而與傳播介 質無關，并遵從如下衰減規(guī)律：質無關，并遵從如下衰減規(guī)律： 平面波：不衰減；球面波：平面波：不衰減；球面波：P

17、x1/x (2)散射衰減散射衰減 散射是指超聲波在傳播過程中遇到聲阻抗不同的異質界面散射是指超聲波在傳播過程中遇到聲阻抗不同的異質界面 時產生反射、折射和波型轉換現(xiàn)象。時產生反射、折射和波型轉換現(xiàn)象。 導致散射衰減的主要原因是檢測對象本身的特性，如混凝土的不均導致散射衰減的主要原因是檢測對象本身的特性，如混凝土的不均 勻性，巖體的破碎程度、風化程度及結構面等。勻性，巖體的破碎程度、風化程度及結構面等。 散射衰減可表示為頻率的函數(shù)：散射衰減可表示為頻率的函數(shù)： 4 2 11 fcfb 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 超聲波的衰減超聲波的衰減 (3)吸收衰減吸收衰減 超聲波在介

18、質中傳播時，由于介質質點間的內摩擦和超聲波在介質中傳播時，由于介質質點間的內摩擦和 熱傳導引起的衰減稱為吸收衰減，又稱粘滯衰減。熱傳導引起的衰減稱為吸收衰減，又稱粘滯衰減。 吸收衰減可表示為頻率的函數(shù)：吸收衰減可表示為頻率的函數(shù)： 對于固體介質，吸收衰減相對于散射衰減幾乎可以忽略不計；而對對于固體介質，吸收衰減相對于散射衰減幾乎可以忽略不計；而對 于液體介質，吸收衰減則是主要的。于液體介質，吸收衰減則是主要的。 需要注意的是，超聲波檢測中所謂的衰減僅指介質對聲波的衰減作需要注意的是，超聲波檢測中所謂的衰減僅指介質對聲波的衰減作 用，即與介質有關的、表征介質聲學特性的衰減，包括吸收衰減和散射用，

19、即與介質有關的、表征介質聲學特性的衰減，包括吸收衰減和散射 衰減，而不包括擴散衰減。衰減，而不包括擴散衰減。 超聲波的衰減表示為頻率的函數(shù)為：超聲波的衰減表示為頻率的函數(shù)為： 超聲波的衰減與超聲波頻率密切相關，頻率越高，衰減越大。超聲波的衰減與超聲波頻率密切相關，頻率越高，衰減越大。 2 12 fbfa 42 21 fcfbfa 巖體超聲檢測技術 具有不同強度的巖體中超聲波的傳播行為有所不同，具有不同強度的巖體中超聲波的傳播行為有所不同， 同一巖體結構中強度不相同的區(qū)域中超聲波的傳播行為同一巖體結構中強度不相同的區(qū)域中超聲波的傳播行為 也不相同。根據(jù)超聲波的傳播特性來分析巖體的強度，也不相同。

20、根據(jù)超聲波的傳播特性來分析巖體的強度， 為分析整體結構的強度提供重要的信息。為分析整體結構的強度提供重要的信息。 巖體是一種彈巖體是一種彈- -塑性體，其彈性性能和塑性性能都塑性體，其彈性性能和塑性性能都 會影響超聲波的傳播，同時，巖體是結構體和結構面得會影響超聲波的傳播，同時，巖體是結構體和結構面得 結合體，巖體內各種結構面、空洞、破碎帶等地質上的結合體，巖體內各種結構面、空洞、破碎帶等地質上的 不連續(xù)面特別明顯地改變超聲波的傳播過程和引起超聲不連續(xù)面特別明顯地改變超聲波的傳播過程和引起超聲 波能量衰減。波能量衰減。 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 巖體特性與巖體中超聲巖體特性與巖體中超聲

21、 波傳播特性關系？波傳播特性關系？ 巖體超聲檢測技術 （1 1）巖體結構面的影響）巖體結構面的影響 超聲波在傳播過程中遇到結構面（節(jié)理、裂隙、劈理、片理、斷裂超聲波在傳播過程中遇到結構面（節(jié)理、裂隙、劈理、片理、斷裂 等）將發(fā)生波的反射、折射和散射等。超聲波出現(xiàn)傳播速度減低、振幅等）將發(fā)生波的反射、折射和散射等。超聲波出現(xiàn)傳播速度減低、振幅 強度的顯著降低。強度的顯著降低。 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 （2 2）巖體空洞的影響）巖體空洞的影響 超聲破在傳播過程中遇到空洞時將發(fā)射波的繞射，出現(xiàn)速度降低現(xiàn)超聲破在傳播過程中遇到空洞時將發(fā)射波的繞射，出現(xiàn)速度降低現(xiàn) 象，同時，隨空洞中充填物質的

22、不同出現(xiàn)不同的波幅衰減。象，同時，隨空洞中充填物質的不同出現(xiàn)不同的波幅衰減。 （3 3）巖體風化程度）巖體風化程度 新鮮完整的巖體波速較高，風化巖體波速較低，風化越嚴重波速就新鮮完整的巖體波速較高，風化巖體波速較低，風化越嚴重波速就 越低?？梢岳貌ㄋ賮砉烙嫀r體的風化程度，可參照一下公式：越低?？梢岳貌ㄋ賮砉烙嫀r體的風化程度，可參照一下公式： K Kw w = =（ （V V0 0-V-V）/V/V0 0 K Kw w 風化系數(shù)； 風化系數(shù)； V V0 0 新鮮巖石波速； 新鮮巖石波速； V V 風化巖石波速風化巖石波速 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)

23、超聲波檢測系統(tǒng)包括：超聲波檢測系統(tǒng)包括： 1.1.超聲波換能器超聲波換能器 2.2.超聲波檢測儀超聲波檢測儀 超聲波檢測系統(tǒng)？超聲波檢測系統(tǒng)？ 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng) 武漢中科智創(chuàng)武漢中科智創(chuàng) 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng) 武漢巖海武漢巖海 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 換能器換能器 常見的超聲波換能器類型：常見的超聲波換能器類型： 平面型平面型 徑向增壓型徑向增壓型 一發(fā)雙收型一發(fā)雙收型 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 平面換能器平面換能器 平面換能器的特點是壓電體

24、制成圓片狀，當受電脈沖的作用后，壓平面換能器的特點是壓電體制成圓片狀，當受電脈沖的作用后，壓 電體沿厚度方向振動，超聲波的發(fā)射或接收方向在圓片的法線方向，其電體沿厚度方向振動，超聲波的發(fā)射或接收方向在圓片的法線方向，其 構造如上圖所示。構造如上圖所示。 夾心式平面換能器的特點是能獲得較低頻率的聲波和較高的發(fā)射功夾心式平面換能器的特點是能獲得較低頻率的聲波和較高的發(fā)射功 率，因而增加了檢測深度。率，因而增加了檢測深度。 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 徑向換能器徑向換能器 徑向換能器利用圓片狀或圓管狀壓電陶瓷的徑向振動發(fā)射或接收超徑向換能器利用圓片狀或圓管狀壓電陶瓷的徑向振動

25、發(fā)射或接收超 聲波。目前常用的有增壓式徑向換能器，其構造如上圖所示。聲波。目前常用的有增壓式徑向換能器，其構造如上圖所示。 一般構造的增壓式徑向換能器可用作發(fā)射探頭，也可用作接收探頭。一般構造的增壓式徑向換能器可用作發(fā)射探頭，也可用作接收探頭。 但有時為了增加接收信號，在接收換能器中加裝一個前置放大器。帶有但有時為了增加接收信號，在接收換能器中加裝一個前置放大器。帶有 前置放大器的徑向換能器只能用于接收，不能用于發(fā)射。前置放大器的徑向換能器只能用于接收，不能用于發(fā)射。 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 一發(fā)雙收換能器一發(fā)雙收換能器 一發(fā)雙收換能器將發(fā)、收壓電體裝于同一探一發(fā)雙

26、收換能器將發(fā)、收壓電體裝于同一探 頭中，并置于單孔內。頭中，并置于單孔內。 事實上一發(fā)雙收換能器僅僅是換能器的一種事實上一發(fā)雙收換能器僅僅是換能器的一種 組合工作方式。組合工作方式。 巖體超聲檢測技術 超聲波在巖體中傳播時的衰減較大，為了使超聲波超聲波在巖體中傳播時的衰減較大，為了使超聲波 在巖體中有足夠的傳播距離，應適當選擇換能器的頻率。在巖體中有足夠的傳播距離，應適當選擇換能器的頻率。 在檢測時常采用在檢測時常采用500KHz500KHz以下的低頻超聲波，且選用的頻以下的低頻超聲波，且選用的頻 率隨測量距離的增加而減小。率隨測量距離的增加而減小。 越破碎的巖體對超聲波的衰減作用越明顯越破碎

27、的巖體對超聲波的衰減作用越明顯，因此，因此，較較 破碎的巖體選用較低頻率超聲波換能器。破碎的巖體選用較低頻率超聲波換能器。 頻率的選擇還要考慮被測結構的橫截面大小。橫截面頻率的選擇還要考慮被測結構的橫截面大小。橫截面 尺寸越大，其邊界對超聲波傳播的影響越小。一般橫截尺寸越大，其邊界對超聲波傳播的影響越小。一般橫截 面的最小尺寸應至少比超聲波的波長大面的最小尺寸應至少比超聲波的波長大2 2倍。倍。 換能器頻率的選擇可參考如下經驗：換能器頻率的選擇可參考如下經驗： 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 換能器的選擇（頻率）換能器的選擇（頻率） 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 換能器

28、的選擇（頻率）換能器的選擇（頻率） 超聲衰減值與超聲波頻率密切相關，頻超聲衰減值與超聲波頻率密切相關，頻 率越高，衰減越大，根據(jù)實際情況選擇合率越高，衰減越大，根據(jù)實際情況選擇合 適的頻率。適的頻率。 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 超聲波檢測儀超聲波檢測儀 超聲儀的基本功能超聲儀的基本功能 信號放大（增益，衰減）信號放大（增益，衰減） 信號濾波（高通，低通）信號濾波（高通，低通） 顯示波形（延遲，記錄寬度）顯示波形（延遲，記錄寬度） 讀取參數(shù)（聲時，聲幅）讀取參數(shù)（聲時，聲幅） 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 超聲波檢測儀超聲波檢測儀 智能化超聲儀應具

29、備的特點智能化超聲儀應具備的特點 . . 自動采用適當?shù)姆糯蟊稊?shù)自動采用適當?shù)姆糯蟊稊?shù) . . 自動判讀參數(shù)（聲時，聲幅，頻率等）自動判讀參數(shù)（聲時，聲幅，頻率等） . . 靈活高效的顯示與記錄方式靈活高效的顯示與記錄方式 . . 實時快速的現(xiàn)場分析功能實時快速的現(xiàn)場分析功能 . . 方便的數(shù)據(jù)管理（原始數(shù)據(jù)與結果）方便的數(shù)據(jù)管理（原始數(shù)據(jù)與結果） . . 兼顧通用性與專用性兼顧通用性與專用性 . . 友好的界面友好的界面 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 主界面：主界面： 通道通道1 1波形波形 顯示區(qū)顯示區(qū) 通道通道2 2波形波形 顯示區(qū)顯示區(qū) 數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)顯示 區(qū)二區(qū)二

30、 數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)顯示 區(qū)一區(qū)一 儀器狀態(tài)儀器狀態(tài) 設置區(qū)域設置區(qū)域 操作命令操作命令 區(qū)區(qū) 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 參數(shù)設置參數(shù)設置 檢測項檢測項 目相關目相關 信息信息 系統(tǒng)延遲，系統(tǒng)延遲， 水和聲測管水和聲測管 的延遲修正的延遲修正 聯(lián)機通聯(lián)機通 訊口設訊口設 置置 測試深度，測試深度， 測點移距，測點移距， 聲測管間聲測管間 距與管位，距與管位， 樁長樁長 設置自動設置自動 判讀方式判讀方式 與判據(jù)與判據(jù) 橫波，縱橫波，縱 波波速，波波速， 容重求彈容重求彈 模，剪模，模，剪模， 泊松泊松 比；縱波，比；縱波， 回彈值求回彈值求 混凝土強混凝土強 度度 選擇是否

31、選擇是否 觀測頻譜觀測頻譜 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析 三者聯(lián) 動顯示 深度指定深度指定 數(shù)據(jù)曲線，數(shù)據(jù)曲線， 圖中紅線為圖中紅線為 判據(jù)線，黑判據(jù)線，黑 色橫線為選色橫線為選 中相應的深中相應的深 度，此時左度，此時左 測圖形顯示測圖形顯示 區(qū)中顯示該區(qū)中顯示該 深度處的原深度處的原 始波形始波形 指定深度指定深度 的測點原的測點原 始波形始波形 各測點的各測點的 指定數(shù)據(jù)指定數(shù)據(jù) 顯示顯示 指定顯示數(shù) 據(jù)的類型， 顯示的通道 選擇打印的內容 存儲打印存儲打印PILE文件，分析文件，分析 處理測樁數(shù)據(jù)時打上此鉤處理測樁數(shù)據(jù)時打上此鉤 指定數(shù)據(jù)指定數(shù)據(jù)

32、 的分析處的分析處 理結果理結果 調整深度調整深度 指定數(shù)指定數(shù) 據(jù)曲線的據(jù)曲線的 顯示坐標顯示坐標 范圍范圍 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 結果顯示結果顯示 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 耦合劑耦合劑 耦合劑的作用：耦合劑的作用： 排除探頭與巖體表面之間的空氣，使超聲波能有效地傳入巖體，以便排除探頭與巖體表面之間的空氣，使超聲波能有效地傳入巖體，以便 檢測；檢測； 減小探頭與巖體表面之間的摩擦，延長探頭使用壽命。減小探頭與巖體表面之間的摩擦，延長探頭使用壽命。 耦合劑需滿足的條件：耦合劑需滿足的條件： 能濕潤巖體和探頭表面，流動性、黏度和附著力適當

33、，易于清洗；能濕潤巖體和探頭表面，流動性、黏度和附著力適當，易于清洗； 聲阻抗介于探頭與被測巖體之間，透聲性能好；聲阻抗介于探頭與被測巖體之間，透聲性能好； 對人體無害，不污染環(huán)境；對人體無害，不污染環(huán)境； 性能穩(wěn)定，能長期保存。性能穩(wěn)定，能長期保存。 超聲檢測中常用的耦合劑包括水、潤滑油、甘油、水玻璃（硅酸鈉）超聲檢測中常用的耦合劑包括水、潤滑油、甘油、水玻璃（硅酸鈉） 巖體超聲檢測技術 要準確測試聲速，就要準確測讀聲時。要準確測試聲速，就要準確測讀聲時。 超聲波檢測儀測量的實際上是以超聲波發(fā)射為開始點，超聲波檢測儀測量的實際上是以超聲波發(fā)射為開始點， 以得到接收波為結束點間的時間間隔。以得

34、到接收波為結束點間的時間間隔。 相對于超聲波在巖體中傳播所用時間而言，這個時間相對于超聲波在巖體中傳播所用時間而言，這個時間 間隔還包含了電延遲、電聲轉換時間和聲延遲等部分，因間隔還包含了電延遲、電聲轉換時間和聲延遲等部分，因 此，測讀聲時要比超聲波的實際傳播時間此，測讀聲時要比超聲波的實際傳播時間略長略長，兩者之差，兩者之差 稱為聲時零讀數(shù)（稱為聲時零讀數(shù)（t t0 0）。）。 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 測試系統(tǒng)的調節(jié)測試系統(tǒng)的調節(jié) 怎樣能消除或減怎樣能消除或減 少聲時零讀數(shù)少聲時零讀數(shù)？ 巖體超聲檢測技術 目前常用直接面對法、不同距離測量法和標準棒法測試系統(tǒng)目前常用直接面對法、不同

35、距離測量法和標準棒法測試系統(tǒng) 的聲延遲的聲延遲 。 （1 1）直接面對法）直接面對法 將發(fā)、收換能器的輻射面通過耦合層直接接觸，兩者之間除將發(fā)、收換能器的輻射面通過耦合層直接接觸，兩者之間除 輻射體和耦合層的厚度外的距離為零，即檢測對象的厚度為零，檢輻射體和耦合層的厚度外的距離為零，即檢測對象的厚度為零，檢 測出的讀數(shù)即為測出的讀數(shù)即為t t0 0。 有時用此方法并不能測出有時用此方法并不能測出t t0 0，因為，因為t t0 0很小，探頭對接時發(fā)射與很小，探頭對接時發(fā)射與 接收波往往重疊而讀不出接收波往往重疊而讀不出t t0 0。且由于直接對接，訊號太強，為避免。且由于直接對接，訊號太強，為

36、避免 一起損壞，某些儀器不允許這樣測量。一起損壞，某些儀器不允許這樣測量。 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 測試系統(tǒng)的調節(jié)測試系統(tǒng)的調節(jié) 巖體超聲檢測技術 （2 2）不同距離測量法）不同距離測量法 如果不考慮被測構件的衰減等因素對檢測儀所測得的聲時的如果不考慮被測構件的衰減等因素對檢測儀所測得的聲時的 影響，可以認為超聲波在同一材料、不同厚度的構件中的聲速和零影響，可以認為超聲波在同一材料、不同厚度的構件中的聲速和零 讀數(shù)是相同的。讀數(shù)是相同的。 對某一勻質材料不同厚度的構件，測得其厚度為對某一勻質材料不同厚度的構件，測得其厚度為l l1 1、l l2 2和通過和通過 的聲時分別為的聲時分別

37、為t t1 1、t t2 2，兩構件中的聲速應相等，即：，兩構件中的聲速應相等，即： 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 測試系統(tǒng)的調節(jié)測試系統(tǒng)的調節(jié) 02 2 01 1 tt l tt l 21 1221 0 ll tltl t 巖體超聲檢測技術 （3 3）標準棒法）標準棒法目前使用較多的測試聲時零讀數(shù)的方法目前使用較多的測試聲時零讀數(shù)的方法 由高精度的、聲時零讀數(shù)已知的超聲檢測系統(tǒng)測讀出該棒的由高精度的、聲時零讀數(shù)已知的超聲檢測系統(tǒng)測讀出該棒的 超聲波傳播時間，作為標準值，刻在標準棒的外壁上。超聲波傳播時間，作為標準值，刻在標準棒的外壁上。 在使用某一系統(tǒng)檢測巖塊時，先用該系統(tǒng)測度標準棒中的

38、超在使用某一系統(tǒng)檢測巖塊時，先用該系統(tǒng)測度標準棒中的超 聲波傳播時間，與標準進行比較，多出部分就是該系統(tǒng)的聲時零讀聲波傳播時間，與標準進行比較，多出部分就是該系統(tǒng)的聲時零讀 數(shù)，在測試時直接扣除即可。數(shù)，在測試時直接扣除即可。 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 測試系統(tǒng)的調節(jié)測試系統(tǒng)的調節(jié) 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術應用巖體超聲檢測技術應用 1.1.測試巖石彈性參數(shù)測試巖石彈性參數(shù) 2.2.淺裂縫平面檢測淺裂縫平面檢測 3.3.深裂縫跨孔檢測深裂縫跨孔檢測 4.4.不密實區(qū)和空洞檢測不密實區(qū)和空洞檢測 5.5.混凝土結合面質量檢測混凝土結合面質量檢測

39、6.6.表面損傷層檢測表面損傷層檢測 7.7.混凝土均勻性檢測混凝土均勻性檢測 8.8.檢測隧道圍巖松動圈檢測檢測隧道圍巖松動圈檢測 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 CTS-25非金屬超聲波檢測儀非金屬超聲波檢測儀 測試巖石彈性參數(shù)測試巖石彈性參數(shù) 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 應用應用 測試巖石彈性參數(shù)測試巖石彈性參數(shù) 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 測試巖石彈性參數(shù)測試巖石彈性參數(shù) 實測實測Vp,Vs,Vp,Vs,計算巖體的彈性參數(shù)：計算巖體的彈性參數(shù)： )(2 2 22 22 sp sp VV VV 22 222 )43( s

40、p spp VV VVV E )1(2 1 EG 為輸入的密度；為輸入的密度； 這種方法通常為實驗室內測定試塊的彈性參數(shù)時使用。這種方法通常為實驗室內測定試塊的彈性參數(shù)時使用。 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 測試巖石彈性參數(shù)測試巖石彈性參數(shù) 實測實測Vp Vp 和和，估算，估算，計算巖體的彈性參數(shù)，計算巖體的彈性參數(shù) 1 )21 ()1 ( 2 p V E )1(2 1 EG ，為輸入的密度、泊松比；為輸入的密度、泊松比； 這種方法通常為野外實驗這種方法通常為野外實驗VsVs不易讀取時使用。不易讀取時使用。 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 淺裂縫平面檢

41、測淺裂縫平面檢測 理論依據(jù)：理論依據(jù)： 222 ) 2 (AC AB DC 22 ) 2 ( AB ACDC cc t t l tAC 2 1 2 1 1)( 2 2 t tl h c 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 淺裂縫平面檢測淺裂縫平面檢測 淺裂縫單工作面平測法步驟：淺裂縫單工作面平測法步驟： 不跨裂縫聲時測量。將不跨裂縫聲時測量。將T T和和R R換能器換能器 置于裂縫同一側，以換能器內緣邊置于裂縫同一側，以換能器內緣邊 間距間距l(xiāng)l等于等于100mm100mm，150mm150mm， 200mm200mm，測試讀取聲時值測試讀取聲時值t ti i，繪，繪 制制“時

42、時距距”坐標圖。坐標圖。 2. 2. 計算零時距計算零時距a a，修正間距，修正間距l(xiāng) = l+ al = l+ a （a a即為即為“時時距距”圖中圖中l(wèi)l的截距，的截距， mmmm。）。） 3. 3. 跨裂縫以換能器內緣為間距，取間跨裂縫以換能器內緣為間距，取間 距分別為距分別為100mm100mm，150mm150mm， 200mm200mm， 測試讀取聲時測試讀取聲時t tci ci。 。 平測平測“時時距距”圖圖 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 淺裂縫平面檢測淺裂縫平面檢測 10cm 15cm 20cm25cm10cm15cm20cm 25cm 不跨裂縫測點布置不

43、跨裂縫測點布置跨裂縫測點布置跨裂縫測點布置 淺裂縫平面檢測測點布置淺裂縫平面檢測測點布置 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 淺裂縫平面檢測淺裂縫平面檢測 數(shù)據(jù)處理及判定：數(shù)據(jù)處理及判定： 平測法的裂縫深度可按下式計算：平測法的裂縫深度可按下式計算： 式中：式中：h hci ci裂縫深度， 裂縫深度，mmmm； t ti i，t tci ci測距為 測距為l li i時不跨縫、跨縫平測得聲時值，時不跨縫、跨縫平測得聲時值，usus； l li i不跨縫平測時第不跨縫平測時第i i次的超聲波傳播距離，次的超聲波傳播距離，mmmm。 以不同測距取得的以不同測距取得的h hci ci

44、的平均值作為該裂縫的深度值 的平均值作為該裂縫的深度值h h，如所取得的，如所取得的h hci ci 值大于原測距中任一個值大于原測距中任一個l li i，則應把該，則應把該l li i距離的距離的d dci ci舍棄后重新計算 舍棄后重新計算d d值。值。 1)( 2 2 i cii ci t tl h 注意事項：裂縫不得充填有水或泥漿；換能器連線應避開鋼筋注意事項：裂縫不得充填有水或泥漿；換能器連線應避開鋼筋 軸線；僅適用于深度小于或等于軸線；僅適用于深度小于或等于500mm500mm的裂縫。的裂縫。 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 深裂縫跨孔檢測深裂縫跨孔檢測 對于裂

45、縫深度超過對于裂縫深度超過500mm500mm以上的巖面，單工作面平測法會面臨測以上的巖面，單工作面平測法會面臨測 距過大導致衰減過大判讀誤差急劇增加的問題。必要時應采用在裂距過大導致衰減過大判讀誤差急劇增加的問題。必要時應采用在裂 縫兩側鉆孔，在孔中以徑向換能器測試?？p兩側鉆孔，在孔中以徑向換能器測試。 其優(yōu)點為：其優(yōu)點為： 1. 1. 測距可以控制在適當?shù)姆秶?；測距可以控制在適當?shù)姆秶?2. 2. 增壓型徑向換能器發(fā)射能量大。增壓型徑向換能器發(fā)射能量大。 深裂縫跨孔檢測示意圖深裂縫跨孔檢測示意圖 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 深裂縫跨孔檢測深裂縫跨孔檢測 深裂縫單工

46、作面跨孔檢測的技術要求：深裂縫單工作面跨孔檢測的技術要求： 裂縫中不得填充水或泥漿；裂縫中不得填充水或泥漿； 鉆孔孔徑比換能器的直徑大鉆孔孔徑比換能器的直徑大5-10mm5-10mm； 鉆孔孔深比裂縫深度大鉆孔孔深比裂縫深度大600-800mm600-800mm； 兩個鉆孔應始終位于裂縫兩側，軸線應保持平行；兩個鉆孔應始終位于裂縫兩側，軸線應保持平行； 換能器頻率在換能器頻率在20-60kHz20-60kHz范圍內；范圍內； 測點移距在測點移距在100-400mm100-400mm； 可在裂縫一側多鉆一孔，進行不跨裂縫的跨孔測試，可在裂縫一側多鉆一孔，進行不跨裂縫的跨孔測試， 取得用于對比的參

47、數(shù)。取得用于對比的參數(shù)。 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 深裂縫跨孔檢測深裂縫跨孔檢測 測試方法：測試方法： （1 1）選擇頻率）選擇頻率20-60kHz20-60kHz的徑向增壓換能器，并在其連接線上做出等距的徑向增壓換能器，并在其連接線上做出等距 離標志（間隔離標志（間隔100-400mm100-400mm）；）； （2 2）測試前先向測試孔中注滿清水，然后將）測試前先向測試孔中注滿清水，然后將T T、R R換能器分別置于裂縫換能器分別置于裂縫 兩側的對應孔中，以相同高程等間距從上至下同步移動，逐點讀取兩側的對應孔中，以相同高程等間距從上至下同步移動，逐點讀取 聲時、波

48、幅和換能器所處的深度。聲時、波幅和換能器所處的深度。 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 深裂縫跨孔檢測深裂縫跨孔檢測 以換能器所處深度以換能器所處深度h h與對應的波幅值與對應的波幅值A A繪制繪制h hA A坐標圖，如圖所示，坐標圖，如圖所示， 隨著換能器位置的下移，波幅逐漸增大，當換能器下移至某一位置隨著換能器位置的下移，波幅逐漸增大，當換能器下移至某一位置 后，波幅達到最大并基本穩(wěn)定，該位置所對應的深度便是裂縫深度后，波幅達到最大并基本穩(wěn)定，該位置所對應的深度便是裂縫深度h h。 裂縫深度判定裂縫深度判定 h hA A坐標圖 坐標圖 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖

49、體超聲檢測技術 不密實區(qū)和空洞檢測不密實區(qū)和空洞檢測 不密實區(qū)和空洞檢測用于結構混凝土局部區(qū)域內的不不密實區(qū)和空洞檢測用于結構混凝土局部區(qū)域內的不 密實和空洞情況檢測。密實和空洞情況檢測。 檢測要求：檢測要求： 被測部位應具有一對（或兩對）相互平行的測試面；被測部位應具有一對（或兩對）相互平行的測試面； 測區(qū)的范圍應大于有懷疑的區(qū)域；測區(qū)的范圍應大于有懷疑的區(qū)域； 在測區(qū)布置測點時，應避免在測區(qū)布置測點時，應避免T T、R R換能器的連線與附近的主鋼筋軸換能器的連線與附近的主鋼筋軸 線平行；線平行； 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 不密實區(qū)和空洞檢測不密實區(qū)和空洞檢測 測試

50、方法：測試方法： （1 1）布置換能器，可按下列方法之一布置：）布置換能器，可按下列方法之一布置： 結構具有兩對相互平行的測試面時可采用對測法，其測試方法如結構具有兩對相互平行的測試面時可采用對測法，其測試方法如 下圖所示。在測區(qū)的兩對相互平行的測試面上，分別畫間距下圖所示。在測區(qū)的兩對相互平行的測試面上，分別畫間距200200 300mm300mm的網格，并編號確定對應的測點位置。的網格，并編號確定對應的測點位置。 對測法換能器布置圖對測法換能器布置圖 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 不密實區(qū)和空洞檢測不密實區(qū)和空洞檢測 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術

51、 不密實區(qū)和空洞檢測不密實區(qū)和空洞檢測 結構中只有一對相互平行的測試面時可采用斜測法。即在測區(qū)結構中只有一對相互平行的測試面時可采用斜測法。即在測區(qū) 的兩個相互平行的測試面上，分別畫出交叉測試的兩組測點位置。的兩個相互平行的測試面上，分別畫出交叉測試的兩組測點位置。 斜測法換能器布置圖斜測法換能器布置圖 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 不密實區(qū)和空洞檢測不密實區(qū)和空洞檢測 當結構的測試距離較大時，為了提高測試靈敏度，可在測區(qū)適當結構的測試距離較大時，為了提高測試靈敏度，可在測區(qū)適 當位置鉆出平行于側面的測試孔，測孔直徑當位置鉆出平行于側面的測試孔，測孔直徑454550mm5

52、0mm，深度視測試，深度視測試 需要而定。結構側面采用厚度振動式換能器，用黃油耦合；測孔中需要而定。結構側面采用厚度振動式換能器，用黃油耦合；測孔中 采用徑向振動式換能器，用水耦合。采用徑向振動式換能器，用水耦合。 鉆孔測試法換能器布置圖鉆孔測試法換能器布置圖 （2 2）讀取每一測點的聲時、波幅、頻率和測距。）讀取每一測點的聲時、波幅、頻率和測距。 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 不密實區(qū)和空洞檢測不密實區(qū)和空洞檢測 數(shù)據(jù)處理及判定：數(shù)據(jù)處理及判定： （1 1）測區(qū)混凝土聲時、波幅、頻率測量值的平均值）測區(qū)混凝土聲時、波幅、頻率測量值的平均值m mx x和標準差和標準差s

53、sx x應按下式應按下式 計算：計算： 式中：式中：X Xi i第第i i測點的聲時、波幅、頻率的測量值；測點的聲時、波幅、頻率的測量值； n n一個測區(qū)參與統(tǒng)計的測點數(shù)。一個測區(qū)參與統(tǒng)計的測點數(shù)。 （2 2）測區(qū)中的異常數(shù)據(jù)可按以下方法判別：）測區(qū)中的異常數(shù)據(jù)可按以下方法判別： 將一測區(qū)各測點的聲時值由小至大按順序排列，即將一測區(qū)各測點的聲時值由小至大按順序排列，即t t1 1tt2 2 t ti i t tn n, ,將排在后面明顯大的數(shù)據(jù)視為可疑，再將這些將排在后面明顯大的數(shù)據(jù)視為可疑，再將這些 n i ix X n m 1 1 n i xx nnmXs i 1 22 )1/()( 巖體

54、超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 不密實區(qū)和空洞檢測不密實區(qū)和空洞檢測 可疑數(shù)據(jù)中最小的一個（假定可疑數(shù)據(jù)中最小的一個（假定t tn n）連同前面的數(shù)據(jù)按上式計算出）連同前面的數(shù)據(jù)按上式計算出m mi i及及s si i 并代入下式，算出異常情況的判定值并代入下式，算出異常情況的判定值X Xi i。 式中式中11為異常值判定系數(shù)，可通過查表獲得。為異常值判定系數(shù)，可通過查表獲得。 把把X Xi i值與可疑數(shù)據(jù)中的最小值值與可疑數(shù)據(jù)中的最小值t ti i想比較，若想比較，若t ti i值大于或等于值大于或等于X Xi i，則，則t ti i及及 排在其后的各聲時值均為異常值；當排在

55、其后的各聲時值均為異常值；當t ti i小于小于X Xi i時，應再將時，應再將t ti+1 i+1放進去重 放進去重 新進行統(tǒng)計計算和判別。新進行統(tǒng)計計算和判別。 按照同樣的方法，可判別各測點的波幅、頻率或由聲時計算的聲按照同樣的方法，可判別各測點的波幅、頻率或由聲時計算的聲 速的異常值，不同的是將這些值按照由大至小的順序排列，計算判定速的異常值，不同的是將這些值按照由大至小的順序排列，計算判定 值值X Xi i時時 iii smX 1 iii smX 1 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 不密實區(qū)和空洞檢測不密實區(qū)和空洞檢測 （3 3）當測區(qū)中某些測點的聲時值（或聲速值）

56、、或波幅值或頻率值被判為）當測區(qū)中某些測點的聲時值（或聲速值）、或波幅值或頻率值被判為 異常值時，可結合異常測點的分布及波形狀況確定混凝土內部存在不密實區(qū)和異常值時，可結合異常測點的分布及波形狀況確定混凝土內部存在不密實區(qū)和 空洞的范圍?？斩吹姆秶?。 空洞范圍的估算方法（一）：空洞范圍的估算方法（一）： 對于僅能在一個剖面進行檢測的情況，通常不能確定空洞的中心位置，僅對于僅能在一個剖面進行檢測的情況，通常不能確定空洞的中心位置，僅 能按空洞位于檢測位置的中央估算空洞的尺度。能按空洞位于檢測位置的中央估算空洞的尺度。 2 1)( 2 2 d t tl r c 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖

57、體超聲檢測技術 不密實區(qū)和空洞檢測不密實區(qū)和空洞檢測 空洞的范圍估算（二）空洞的范圍估算（二） 對于有兩個剖面進行檢測的情況，通過兩個方向對應的聲時最大對于有兩個剖面進行檢測的情況，通過兩個方向對應的聲時最大 值位置可以確定空洞的中心位置的中央估算空洞的尺度。值位置可以確定空洞的中心位置的中央估算空洞的尺度。 %100 )( t tc m mt X l l Y h l r Z 設設X 為聲時變化率為聲時變化率 測試得到測試得到X,Y ，查下表得到，查下表得到Z，然后計算出空洞的大致半徑，然后計算出空洞的大致半徑r。 設設Z 為空洞相對半徑位置為空洞相對半徑位置設設Y 為空洞相對中心位置為空洞相

58、對中心位置 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 不密實區(qū)和空洞檢測不密實區(qū)和空洞檢測 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 混凝土結合面質量檢測混凝土結合面質量檢測 混凝土結合面（簡稱結合面），指前后兩次澆注間隔時間大于混凝土結合面（簡稱結合面），指前后兩次澆注間隔時間大于 3h3h的混凝土之間所形成的接觸面，如施工縫、修補加固等。的混凝土之間所形成的接觸面，如施工縫、修補加固等。 檢測要求：檢測要求： 測試前應查明結合面的位置及走向，以正確確定被測部位及布置測試前應查明結合面的位置及走向，以正確確定被測部位及布置 測點；測點； 結構的被測部位應具有使聲波垂直或斜

59、穿結合面的一對平行測試結構的被測部位應具有使聲波垂直或斜穿結合面的一對平行測試 面；面； 所布置的測點應避開平行聲波傳播方向的主鋼筋或埋鐵件；所布置的測點應避開平行聲波傳播方向的主鋼筋或埋鐵件； 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 混凝土結合面質量檢測混凝土結合面質量檢測 測試方法：測試方法： （1 1）混凝土結合面質量檢測可采用斜測法，按下圖布置測點。布）混凝土結合面質量檢測可采用斜測法，按下圖布置測點。布 置測點時應注意一下幾點：置測點時應注意一下幾點： 使測試范圍覆蓋全部結合面或有懷疑的部位；使測試范圍覆蓋全部結合面或有懷疑的部位； 各對各對T T、R R換能器連線的傾斜

60、角及測位距應相等；換能器連線的傾斜角及測位距應相等； 測點的間距視結構尺寸和結合面外觀質量情況而定，可控制在測點的間距視結構尺寸和結合面外觀質量情況而定，可控制在 100100300mm300mm。 （2 2）按布置好的測點分別測出各點的聲時、波幅和頻率值。）按布置好的測點分別測出各點的聲時、波幅和頻率值。 結合面檢測布點示意圖結合面檢測布點示意圖 巖體超聲檢測技術 巖體超聲檢測技術巖體超聲檢測技術 混凝土結合面質量檢測混凝土結合面質量檢測 數(shù)據(jù)處理及判定：數(shù)據(jù)處理及判定： （1 1）某一測區(qū)各測點聲時、波幅和頻率值分別按不密實區(qū)和空）某一測區(qū)各測點聲時、波幅和頻率值分別按不密實區(qū)和空 洞檢測