基樁超聲檢測(cè)教程課件

超聲波簡(jiǎn)介當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出聲音?？茖W(xué)家們將每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲（hz）。人類耳朵能聽到的聲波頻率為20～20khz。當(dāng)聲波的振動(dòng)頻率大于20khz或小于20hz時(shí)，我們便聽不見了。因此，我們把頻率高于20khz的聲波稱為“超聲波”。第1頁(yè)/共35頁(yè)超聲波簡(jiǎn)介當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出聲音?？茖W(xué)家們將每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)1部分材料的聲波波速材料項(xiàng)目聲速（m/s）密度（g/cm3）鋼59407.8混凝土*45002.4石灰石61302.7淡水14810.998空氣3430.0012第2頁(yè)/共35頁(yè)部分材料的聲波波速材料項(xiàng)目聲速（2灌注樁常見質(zhì)量問(wèn)題1、樁身完整性方面，常見缺陷有：夾泥、斷裂、縮頸、擴(kuò)徑、混凝土離析及樁頂混凝土密實(shí)性較差等。2、嵌巖樁，影響樁底支承條件的質(zhì)量問(wèn)題，常見缺陷有：灌注混凝土前清孔不徹底；孔底沉渣，影響承載能力。第3頁(yè)/共35頁(yè)灌注樁常見質(zhì)量問(wèn)題1、樁身完整性方面，常見缺陷有：夾泥、斷裂3檢測(cè)依據(jù)1、《公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JTG/TF81-01-2004）2、《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003J256-2003）3、《港口工程樁基動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程》（JTJ249-2001）4、《鐵路工程基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（TB10218-2008）第4頁(yè)/共35頁(yè)檢測(cè)依據(jù)1、《公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JTG/TF814檢測(cè)內(nèi)容、目的1、檢測(cè)灌注樁中聲測(cè)管之間混凝土的缺陷位置及影響程度。2、判定樁身完整性類別。第5頁(yè)/共35頁(yè)檢測(cè)內(nèi)容、目的1、檢測(cè)灌注樁中聲測(cè)管之間混凝土的缺陷位置及影5適用范圍適用于直徑不小于800mm的混凝土灌注樁的完整性檢測(cè)。1、樁徑小，聲測(cè)管間距也小，測(cè)試誤差相對(duì)較大2、預(yù)埋聲測(cè)管可能引起附加的灌注樁施工質(zhì)量問(wèn)題第6頁(yè)/共35頁(yè)適用范圍適用于直徑不小于800mm的混凝土灌注樁的完整性檢測(cè)6檢測(cè)原理第7頁(yè)/共35頁(yè)檢測(cè)原理第7頁(yè)/共35頁(yè)7檢測(cè)原理◆當(dāng)混凝土內(nèi)存在不連續(xù)界面時(shí)，缺陷面形成波阻抗界面，產(chǎn)生波的透射和反射，使接收到的透射波能量明顯降低；◆當(dāng)混凝土內(nèi)存在松散、蜂窩、孔洞等缺陷時(shí)，將產(chǎn)生波的散射和繞射；◆根據(jù)波的初至到達(dá)時(shí)間和波的能量衰減特性、頻率變化及波形畸變程度等特征，可以獲得測(cè)區(qū)范圍內(nèi)混凝土的密實(shí)度參數(shù)?！魷y(cè)試記錄不同側(cè)面、不同高度上的超聲波動(dòng)特征，經(jīng)過(guò)處理分析就能判別測(cè)區(qū)內(nèi)混凝土存在缺陷的性質(zhì)、大小及空間位置和參考強(qiáng)度。

第8頁(yè)/共35頁(yè)檢測(cè)原理◆當(dāng)混凝土內(nèi)存在不連續(xù)界面時(shí)，缺陷面形成波阻抗界面，8混凝土的聲學(xué)參數(shù)◆聲時(shí)值（聲速值）由于混凝土缺陷主要是由于灌注時(shí)混入泥漿或混入自孔壁坍落的泥、砂所造成的，缺陷區(qū)的夾雜物聲速較低，或聲阻抗明顯低于混凝土的聲阻抗。因此，超生脈沖穿過(guò)或繞過(guò)缺陷時(shí)，聲時(shí)值增大。增大的數(shù)值與缺陷的尺度大小有關(guān)，所以聲時(shí)值是判斷缺陷有無(wú)和計(jì)算缺陷大小的基本物理量。第9頁(yè)/共35頁(yè)混凝土的聲學(xué)參數(shù)◆聲時(shí)值（聲速值）第9頁(yè)/共35頁(yè)9混凝土的聲學(xué)參數(shù)◆波幅即第一個(gè)半波的幅值。當(dāng)波束穿過(guò)缺陷區(qū)時(shí)，部分聲能被缺陷內(nèi)所含物所吸收，部分聲能被缺陷的不規(guī)則表面反射和散射，到達(dá)接收傳感器的聲能明顯減少，反映為波幅降低。實(shí)踐表明：波幅對(duì)缺陷的存在非常敏感，是判斷缺陷有無(wú)的重要參數(shù)。由于振幅值的大小還取決于儀器設(shè)備性能、所處狀態(tài)、耦合情況以及測(cè)距的大小，所以很難有一個(gè)統(tǒng)一的度量標(biāo)準(zhǔn)，同條件相對(duì)比較。第10頁(yè)/共35頁(yè)混凝土的聲學(xué)參數(shù)◆波幅第10頁(yè)/共35頁(yè)10混凝土的聲學(xué)參數(shù)◆頻率由于聲波儀激發(fā)的超聲脈沖信號(hào)是復(fù)頻超聲脈沖，包含了一系列不同頻率成分的余弦波分量，當(dāng)超聲脈沖穿過(guò)缺陷區(qū)時(shí)，聲脈沖中的高頻部分首先被衰減，導(dǎo)致接收信號(hào)主頻下降，其下降百分率與缺陷的嚴(yán)重程度有關(guān)，也作為缺陷判斷的重要依據(jù)。主頻下降的多少除與混凝土缺陷有關(guān)外，還與傳播距離、混凝土本身性質(zhì)有關(guān)。同條件相對(duì)比較。第11頁(yè)/共35頁(yè)混凝土的聲學(xué)參數(shù)◆頻率第11頁(yè)/共35頁(yè)11混凝土的聲學(xué)參數(shù)◆波形接收波形產(chǎn)生畸變的原因復(fù)雜，由于缺陷區(qū)的干擾，部分超聲脈沖波被多次反射而滯后到達(dá)接收傳感器，這些波束到達(dá)接收傳感器的時(shí)間參差不齊，相位也不盡一致，疊加后造成接收波形的畸變。一般將波形畸變作為缺陷定性分析依據(jù)及判斷缺陷的參考指標(biāo)。第12頁(yè)/共35頁(yè)混凝土的聲學(xué)參數(shù)◆波形第12頁(yè)/共35頁(yè)12儀器設(shè)備◆檢測(cè)儀：一發(fā)一收、一發(fā)多收；發(fā)射最大電壓值不小于1000V，可調(diào)?！魝鞲衅鳎簭较蛘駝?dòng)換能器；徑向水平面無(wú)指向性；1MPa水壓下能正常工作；直徑；導(dǎo)線有長(zhǎng)度標(biāo)注。第13頁(yè)/共35頁(yè)儀器設(shè)備◆檢測(cè)儀：一發(fā)一收、一發(fā)多收；發(fā)射最大電壓值不小于113聲測(cè)管埋設(shè)技術(shù)第14頁(yè)/共35頁(yè)聲測(cè)管埋設(shè)技術(shù)第14頁(yè)/共35頁(yè)14聲測(cè)管埋設(shè)技術(shù)◆D≤1500mm，按等邊三角形布置埋設(shè)三根聲測(cè)管；D＞1500mm，按正方形布置埋設(shè)四根聲測(cè)管?！舨捎媒饘俟?，內(nèi)徑比換能器外徑大15mm，采用螺紋連接，不漏水。◆牢固焊接或綁扎在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，相互平行、定位準(zhǔn)確，埋設(shè)至樁底，管口高出樁頂300mm以上。管底封閉，管口加蓋。◆以路線前進(jìn)方向的頂點(diǎn)為起始點(diǎn)，按順時(shí)針方向進(jìn)行編號(hào)、分組。第15頁(yè)/共35頁(yè)聲測(cè)管埋設(shè)技術(shù)◆D≤1500mm，按等邊三角形布置埋設(shè)三根聲15檢測(cè)前的準(zhǔn)備◆收集工程地質(zhì)資料、基樁設(shè)計(jì)圖紙和施工記錄、監(jiān)理日志等了解施工工藝及施工過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況?！糁贫z測(cè)方案?！艋炷笼g期大于14d?！袈暅y(cè)管內(nèi)灌滿清水（衰減、延時(shí)），保證暢通?！魳?biāo)定聲波儀發(fā)射至接收的系統(tǒng)延遲時(shí)間?！魷y(cè)量聲測(cè)管內(nèi)、外徑和相鄰聲測(cè)管外壁間的距離，±1mm?！衾萌⌒究琢看媛暅y(cè)管時(shí)，應(yīng)進(jìn)行孔內(nèi)清洗。第16頁(yè)/共35頁(yè)檢測(cè)前的準(zhǔn)備◆收集工程地質(zhì)資料、基樁設(shè)計(jì)圖紙和施工記錄、監(jiān)理16檢測(cè)方法第17頁(yè)/共35頁(yè)檢測(cè)方法第17頁(yè)/共35頁(yè)17檢測(cè)方法第18頁(yè)/共35頁(yè)檢測(cè)方法第18頁(yè)/共35頁(yè)18檢測(cè)方法◆測(cè)點(diǎn)間距不宜大于250mm。◆發(fā)射與接收換能器同標(biāo)高同步升降，累計(jì)誤差不應(yīng)大于20mm，隨時(shí)校正?！敉桓鶚稒z測(cè)過(guò)程中，發(fā)射電壓保持不變（可比性）?！舢惓２课唬捎盟郊用堋⒌炔钔交蛏刃螔邷y(cè)等方法進(jìn)行細(xì)測(cè)，結(jié)合波形分析確定樁身混凝土缺陷的位置和嚴(yán)重程度。收、發(fā)換能器連線的水平夾角一般為30°-40°。第19頁(yè)/共35頁(yè)檢測(cè)方法◆測(cè)點(diǎn)間距不宜大于250mm。第19頁(yè)/共35頁(yè)19數(shù)據(jù)分析◆聲時(shí)修正值◆聲時(shí)值◆聲速值第20頁(yè)/共35頁(yè)數(shù)據(jù)分析◆聲時(shí)修正值第20頁(yè)/共35頁(yè)20樁身混凝土缺陷判定方法◆聲速判據(jù)聲速臨界值的確定基于概率法，即無(wú)缺陷的混凝土聲速測(cè)值雖因其本身的不均勻性造成一定的離散性，但符合正態(tài)分布；由缺陷造成的低聲速異常值不符合正態(tài)分布。因此確定臨界值時(shí)必須采用正?；炷谅曀倨骄导皹?biāo)準(zhǔn)差，否則求得的聲速平均值將偏小，易造成漏判。同時(shí)還應(yīng)考慮聲測(cè)管間不平行產(chǎn)生的誤差影響。第21頁(yè)/共35頁(yè)樁身混凝土缺陷判定方法◆聲速判據(jù)第21頁(yè)/共35頁(yè)21樁身混凝土缺陷判定方法◆聲速判據(jù)聲速是材料的基本物理量之一，與混凝土強(qiáng)度有關(guān)，當(dāng)檢測(cè)剖面的測(cè)點(diǎn)聲速值普遍偏低且離散性很小時(shí)，可采用聲速低限值判定。聲速低限值應(yīng)由預(yù)留同條件混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度與聲速對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合本地區(qū)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定。聲速低限值相對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度不宜低于0.9R（設(shè)計(jì)強(qiáng)度），若試件為鉆孔芯樣，則不低于0.85R。第22頁(yè)/共35頁(yè)樁身混凝土缺陷判定方法◆聲速判據(jù)第22頁(yè)/共35頁(yè)22樁身混凝土缺陷判定方法◆波幅判據(jù)用波幅平均值減6dB作為波幅臨界值，當(dāng)實(shí)測(cè)波幅低于波幅臨界值時(shí)，應(yīng)將其作為可疑缺陷區(qū)。波幅是相對(duì)測(cè)試，由于樁身混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變異性很大，難以找出較好的波幅統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。第23頁(yè)/共35頁(yè)樁身混凝土缺陷判定方法◆波幅判據(jù)第23頁(yè)/共35頁(yè)23樁身混凝土缺陷判定方法◆PSD判據(jù)

PSD法是基于缺陷處聲時(shí)的變化引起聲時(shí)深度曲線的斜率明顯增大，而聲時(shí)差的大小又與缺陷程度密切相關(guān)，因此兩者之積對(duì)缺陷的反映更加敏感。采用斜率法作為輔助異常判據(jù)，當(dāng)PSD值在某測(cè)點(diǎn)附近變化時(shí)，應(yīng)將其作為可疑缺陷區(qū)。

第24頁(yè)/共35頁(yè)樁身混凝土缺陷判定方法◆PSD判據(jù)第24頁(yè)/共35頁(yè)24樁身混凝土缺陷判定方法◆波幅判據(jù)用波幅平均值減6dB作為波幅臨界值，當(dāng)實(shí)測(cè)波幅低于波幅臨界值時(shí)，應(yīng)將其作為可疑缺陷區(qū)。波幅是相對(duì)測(cè)試，由于樁身混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變異性很大，難以找出較好的波幅統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。第25頁(yè)/共35頁(yè)樁身混凝土缺陷判定方法◆波幅判據(jù)第25頁(yè)/共35頁(yè)25樁身混凝土缺陷判定方法◆其它問(wèn)題1、對(duì)聲速、波幅和PSD值超越臨界異?；蛲蛔儠r(shí)，應(yīng)對(duì)缺陷進(jìn)行細(xì)測(cè)。同時(shí)結(jié)合波形、施工工藝和施工記錄等有關(guān)資料進(jìn)行綜合分析，以確定樁身混凝土缺陷的位置和程度。當(dāng)聲速普遍低于低限值時(shí)，應(yīng)通過(guò)鉆孔取芯法檢驗(yàn)基樁的混凝土強(qiáng)度。2、由于超聲波只能檢測(cè)樁身部分的混凝土質(zhì)量，對(duì)于支承樁或嵌巖樁，宜同時(shí)采用低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁端的支承情況，確?；鶚冻休d力滿足設(shè)計(jì)要求。第26頁(yè)/共35頁(yè)樁身混凝土缺陷判定方法◆其它問(wèn)題第26頁(yè)/共35頁(yè)26關(guān)于首波的幾個(gè)問(wèn)題

聲波的傳播速度是介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)傳遞的速度，反映的是介質(zhì)內(nèi)聲波的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。而聲波的波幅反映的是聲波的動(dòng)力學(xué)特征，也就是聲波能量衰減變化的規(guī)律與特征。在混凝土中聲波波幅與混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征的相關(guān)關(guān)系是有一定規(guī)律的。第27頁(yè)/共35頁(yè)關(guān)于首波的幾個(gè)問(wèn)題聲波的傳播速度是介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振27關(guān)于首波的幾個(gè)問(wèn)題◆關(guān)于發(fā)射換能器發(fā)射的超聲脈沖波發(fā)射換能器向混凝土中發(fā)射的超聲脈沖波（稱其為“子波”），如下圖所示。其特點(diǎn)是：從發(fā)射的那一刻，波幅從首波開始按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，到最大值后再按指數(shù)規(guī)律衰減到零。第28頁(yè)/共35頁(yè)關(guān)于首波的幾個(gè)問(wèn)題◆關(guān)于發(fā)射換能器發(fā)射的超聲脈沖波第28頁(yè)28關(guān)于首波的幾個(gè)問(wèn)題◆密實(shí)、勻質(zhì)混凝土接收超聲信號(hào)的特征當(dāng)混凝土勻質(zhì)且密實(shí)，此時(shí)聲波傳播路徑簡(jiǎn)單，衰減較小，接收波形和發(fā)射換能器的發(fā)射波形相近，如圖所示。波形的特點(diǎn)大體是脈沖波的波幅按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)至最大后，再按指數(shù)規(guī)律衰減。第29頁(yè)/共35頁(yè)關(guān)于首波的幾個(gè)問(wèn)題◆密實(shí)、勻質(zhì)混凝土接收超聲信號(hào)的特征第229關(guān)于首波的幾個(gè)問(wèn)題◆勻質(zhì)性差或有缺陷時(shí)的接收聲信號(hào)由于混凝土勻質(zhì)性差，如存在異物、離析、蜂窩、空洞等。聲波傳播到這些部位，將發(fā)生折射、反射再折射、繞射等，于是從不同路徑傳播到達(dá)接收點(diǎn)的聲波信號(hào)疊加后被接收換能器接收。第30頁(yè)/共35頁(yè)關(guān)于首波的幾個(gè)問(wèn)題◆勻質(zhì)性差或有缺陷時(shí)的接收聲信號(hào)第30頁(yè)30關(guān)于首波的幾個(gè)問(wèn)題◆首波掉波混凝土密實(shí)性、勻質(zhì)性差，聲波衰減較快（其中高頻成份衰減更快），如換能器的首次波比又較小，會(huì)出現(xiàn)首波掉波現(xiàn)象。此時(shí)只要適當(dāng)加大儀器接收放大器的放大倍數(shù)，首波即可出現(xiàn)。當(dāng)然，當(dāng)穿透距離較大，儀器的放大倍數(shù)不夠時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)掉波現(xiàn)象。這時(shí)需要人工對(duì)首波進(jìn)行追蹤判斷，來(lái)讀取首波聲時(shí)。第31頁(yè)/共35頁(yè)關(guān)于首波的幾個(gè)問(wèn)題◆首波掉波第31頁(yè)/共35頁(yè)31關(guān)于首波的幾個(gè)問(wèn)題1、密實(shí)、勻質(zhì)混凝土接收的聲波脈沖信號(hào)“波組”簡(jiǎn)單，與“子波”相近；2、勻質(zhì)性差或有缺陷的混凝土部位，接收到的信號(hào)與“子波”已大相徑庭。原因是由于折射、反射又折射、繞射后，不同傳播路徑的聲波，先后到達(dá)接收點(diǎn)，形成“波組”的疊加與相互干涉，造成接收聲信號(hào)“波形畸變”。第32頁(yè)/共35頁(yè)關(guān)于首波的幾個(gè)問(wèn)題1、密實(shí)、勻質(zhì)混凝土接收的聲波脈沖信號(hào)“波32關(guān)于首波的幾個(gè)問(wèn)題3、當(dāng)測(cè)距較大或混凝土質(zhì)量較差時(shí)，有可能出現(xiàn)掉波現(xiàn)象。應(yīng)加注意觀查首波是否因儀器放大倍數(shù)不夠而掉波。注意：由于儀器、換能器型號(hào)的不同，首波的相位可能是正起跳（向上），也可能是負(fù)起跳（向下），須在正?；炷敛课换虬寻l(fā)、收換能器置于水桶中加以確認(rèn)，并在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，對(duì)首波進(jìn)行“相位追蹤”，確認(rèn)后讀取首波聲時(shí)及首波波幅。第33頁(yè)/共35頁(yè)關(guān)于首波的幾個(gè)問(wèn)題3、當(dāng)測(cè)距較大或混凝土質(zhì)量較差時(shí)，有可能出33下面介紹工程實(shí)例第34頁(yè)/共35頁(yè)下面介紹工程實(shí)例第34頁(yè)/共35頁(yè)34感謝您的欣賞第35頁(yè)/共35頁(yè)感謝您的欣賞第35頁(yè)/共35頁(yè)35超聲波簡(jiǎn)介當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出聲音?？茖W(xué)家們將每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲（hz）。人類耳朵能聽到的聲波頻率為20～20khz。當(dāng)聲波的振動(dòng)頻率大于20khz或小于20hz時(shí)，我們便聽不見了。因此，我們把頻率高于20khz的聲波稱為“超聲波”。第1頁(yè)/共35頁(yè)超聲波簡(jiǎn)介當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出聲音?？茖W(xué)家們將每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)36部分材料的聲波波速材料項(xiàng)目聲速（m/s）密度（g/cm3）鋼59407.8混凝土*45002.4石灰石61302.7淡水14810.998空氣3430.0012第2頁(yè)/共35頁(yè)部分材料的聲波波速材料項(xiàng)目聲速（37灌注樁常見質(zhì)量問(wèn)題1、樁身完整性方面，常見缺陷有：夾泥、斷裂、縮頸、擴(kuò)徑、混凝土離析及樁頂混凝土密實(shí)性較差等。2、嵌巖樁，影響樁底支承條件的質(zhì)量問(wèn)題，常見缺陷有：灌注混凝土前清孔不徹底；孔底沉渣，影響承載能力。第3頁(yè)/共35頁(yè)灌注樁常見質(zhì)量問(wèn)題1、樁身完整性方面，常見缺陷有：夾泥、斷裂38檢測(cè)依據(jù)1、《公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JTG/TF81-01-2004）2、《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003J256-2003）3、《港口工程樁基動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程》（JTJ249-2001）4、《鐵路工程基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（TB10218-2008）第4頁(yè)/共35頁(yè)檢測(cè)依據(jù)1、《公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JTG/TF8139檢測(cè)內(nèi)容、目的1、檢測(cè)灌注樁中聲測(cè)管之間混凝土的缺陷位置及影響程度。2、判定樁身完整性類別。第5頁(yè)/共35頁(yè)檢測(cè)內(nèi)容、目的1、檢測(cè)灌注樁中聲測(cè)管之間混凝土的缺陷位置及影40適用范圍適用于直徑不小于800mm的混凝土灌注樁的完整性檢測(cè)。1、樁徑小，聲測(cè)管間距也小，測(cè)試誤差相對(duì)較大2、預(yù)埋聲測(cè)管可能引起附加的灌注樁施工質(zhì)量問(wèn)題第6頁(yè)/共35頁(yè)適用范圍適用于直徑不小于800mm的混凝土灌注樁的完整性檢測(cè)41檢測(cè)原理第7頁(yè)/共35頁(yè)檢測(cè)原理第7頁(yè)/共35頁(yè)42檢測(cè)原理◆當(dāng)混凝土內(nèi)存在不連續(xù)界面時(shí)，缺陷面形成波阻抗界面，產(chǎn)生波的透射和反射，使接收到的透射波能量明顯降低；◆當(dāng)混凝土內(nèi)存在松散、蜂窩、孔洞等缺陷時(shí)，將產(chǎn)生波的散射和繞射；◆根據(jù)波的初至到達(dá)時(shí)間和波的能量衰減特性、頻率變化及波形畸變程度等特征，可以獲得測(cè)區(qū)范圍內(nèi)混凝土的密實(shí)度參數(shù)?！魷y(cè)試記錄不同側(cè)面、不同高度上的超聲波動(dòng)特征，經(jīng)過(guò)處理分析就能判別測(cè)區(qū)內(nèi)混凝土存在缺陷的性質(zhì)、大小及空間位置和參考強(qiáng)度。

第8頁(yè)/共35頁(yè)檢測(cè)原理◆當(dāng)混凝土內(nèi)存在不連續(xù)界面時(shí)，缺陷面形成波阻抗界面，43混凝土的聲學(xué)參數(shù)◆聲時(shí)值（聲速值）由于混凝土缺陷主要是由于灌注時(shí)混入泥漿或混入自孔壁坍落的泥、砂所造成的，缺陷區(qū)的夾雜物聲速較低，或聲阻抗明顯低于混凝土的聲阻抗。因此，超生脈沖穿過(guò)或繞過(guò)缺陷時(shí)，聲時(shí)值增大。增大的數(shù)值與缺陷的尺度大小有關(guān)，所以聲時(shí)值是判斷缺陷有無(wú)和計(jì)算缺陷大小的基本物理量。第9頁(yè)/共35頁(yè)混凝土的聲學(xué)參數(shù)◆聲時(shí)值（聲速值）第9頁(yè)/共35頁(yè)44混凝土的聲學(xué)參數(shù)◆波幅即第一個(gè)半波的幅值。當(dāng)波束穿過(guò)缺陷區(qū)時(shí)，部分聲能被缺陷內(nèi)所含物所吸收，部分聲能被缺陷的不規(guī)則表面反射和散射，到達(dá)接收傳感器的聲能明顯減少，反映為波幅降低。實(shí)踐表明：波幅對(duì)缺陷的存在非常敏感，是判斷缺陷有無(wú)的重要參數(shù)。由于振幅值的大小還取決于儀器設(shè)備性能、所處狀態(tài)、耦合情況以及測(cè)距的大小，所以很難有一個(gè)統(tǒng)一的度量標(biāo)準(zhǔn)，同條件相對(duì)比較。第10頁(yè)/共35頁(yè)混凝土的聲學(xué)參數(shù)◆波幅第10頁(yè)/共35頁(yè)45混凝土的聲學(xué)參數(shù)◆頻率由于聲波儀激發(fā)的超聲脈沖信號(hào)是復(fù)頻超聲脈沖，包含了一系列不同頻率成分的余弦波分量，當(dāng)超聲脈沖穿過(guò)缺陷區(qū)時(shí)，聲脈沖中的高頻部分首先被衰減，導(dǎo)致接收信號(hào)主頻下降，其下降百分率與缺陷的嚴(yán)重程度有關(guān)，也作為缺陷判斷的重要依據(jù)。主頻下降的多少除與混凝土缺陷有關(guān)外，還與傳播距離、混凝土本身性質(zhì)有關(guān)。同條件相對(duì)比較。第11頁(yè)/共35頁(yè)混凝土的聲學(xué)參數(shù)◆頻率第11頁(yè)/共35頁(yè)46混凝土的聲學(xué)參數(shù)◆波形接收波形產(chǎn)生畸變的原因復(fù)雜，由于缺陷區(qū)的干擾，部分超聲脈沖波被多次反射而滯后到達(dá)接收傳感器，這些波束到達(dá)接收傳感器的時(shí)間參差不齊，相位也不盡一致，疊加后造成接收波形的畸變。一般將波形畸變作為缺陷定性分析依據(jù)及判斷缺陷的參考指標(biāo)。第12頁(yè)/共35頁(yè)混凝土的聲學(xué)參數(shù)◆波形第12頁(yè)/共35頁(yè)47儀器設(shè)備◆檢測(cè)儀：一發(fā)一收、一發(fā)多收；發(fā)射最大電壓值不小于1000V，可調(diào)?！魝鞲衅鳎簭较蛘駝?dòng)換能器；徑向水平面無(wú)指向性；1MPa水壓下能正常工作；直徑；導(dǎo)線有長(zhǎng)度標(biāo)注。第13頁(yè)/共35頁(yè)儀器設(shè)備◆檢測(cè)儀：一發(fā)一收、一發(fā)多收；發(fā)射最大電壓值不小于148聲測(cè)管埋設(shè)技術(shù)第14頁(yè)/共35頁(yè)聲測(cè)管埋設(shè)技術(shù)第14頁(yè)/共35頁(yè)49聲測(cè)管埋設(shè)技術(shù)◆D≤1500mm，按等邊三角形布置埋設(shè)三根聲測(cè)管；D＞1500mm，按正方形布置埋設(shè)四根聲測(cè)管。◆采用金屬管，內(nèi)徑比換能器外徑大15mm，采用螺紋連接，不漏水?！衾喂毯附踊蚪壴阡摻罨\內(nèi)側(cè)，相互平行、定位準(zhǔn)確，埋設(shè)至樁底，管口高出樁頂300mm以上。管底封閉，管口加蓋?！粢月肪€前進(jìn)方向的頂點(diǎn)為起始點(diǎn)，按順時(shí)針方向進(jìn)行編號(hào)、分組。第15頁(yè)/共35頁(yè)聲測(cè)管埋設(shè)技術(shù)◆D≤1500mm，按等邊三角形布置埋設(shè)三根聲50檢測(cè)前的準(zhǔn)備◆收集工程地質(zhì)資料、基樁設(shè)計(jì)圖紙和施工記錄、監(jiān)理日志等了解施工工藝及施工過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況?！糁贫z測(cè)方案?！艋炷笼g期大于14d?！袈暅y(cè)管內(nèi)灌滿清水（衰減、延時(shí)），保證暢通?！魳?biāo)定聲波儀發(fā)射至接收的系統(tǒng)延遲時(shí)間?！魷y(cè)量聲測(cè)管內(nèi)、外徑和相鄰聲測(cè)管外壁間的距離，±1mm?！衾萌⌒究琢看媛暅y(cè)管時(shí)，應(yīng)進(jìn)行孔內(nèi)清洗。第16頁(yè)/共35頁(yè)檢測(cè)前的準(zhǔn)備◆收集工程地質(zhì)資料、基樁設(shè)計(jì)圖紙和施工記錄、監(jiān)理51檢測(cè)方法第17頁(yè)/共35頁(yè)檢測(cè)方法第17頁(yè)/共35頁(yè)52檢測(cè)方法第18頁(yè)/共35頁(yè)檢測(cè)方法第18頁(yè)/共35頁(yè)53檢測(cè)方法◆測(cè)點(diǎn)間距不宜大于250mm?！舭l(fā)射與接收換能器同標(biāo)高同步升降，累計(jì)誤差不應(yīng)大于20mm，隨時(shí)校正。◆同一根樁檢測(cè)過(guò)程中，發(fā)射電壓保持不變（可比性）?！舢惓２课?，采用水平加密、等差同步或扇形掃測(cè)等方法進(jìn)行細(xì)測(cè)，結(jié)合波形分析確定樁身混凝土缺陷的位置和嚴(yán)重程度。收、發(fā)換能器連線的水平夾角一般為30°-40°。第19頁(yè)/共35頁(yè)檢測(cè)方法◆測(cè)點(diǎn)間距不宜大于250mm。第19頁(yè)/共35頁(yè)54數(shù)據(jù)分析◆聲時(shí)修正值◆聲時(shí)值◆聲速值第20頁(yè)/共35頁(yè)數(shù)據(jù)分析◆聲時(shí)修正值第20頁(yè)/共35頁(yè)55樁身混凝土缺陷判定方法◆聲速判據(jù)聲速臨界值的確定基于概率法，即無(wú)缺陷的混凝土聲速測(cè)值雖因其本身的不均勻性造成一定的離散性，但符合正態(tài)分布；由缺陷造成的低聲速異常值不符合正態(tài)分布。因此確定臨界值時(shí)必須采用正?；炷谅曀倨骄导皹?biāo)準(zhǔn)差，否則求得的聲速平均值將偏小，易造成漏判。同時(shí)還應(yīng)考慮聲測(cè)管間不平行產(chǎn)生的誤差影響。第21頁(yè)/共35頁(yè)樁身混凝土缺陷判定方法◆聲速判據(jù)第21頁(yè)/共35頁(yè)56樁身混凝土缺陷判定方法◆聲速判據(jù)聲速是材料的基本物理量之一，與混凝土強(qiáng)度有關(guān)，當(dāng)檢測(cè)剖面的測(cè)點(diǎn)聲速值普遍偏低且離散性很小時(shí)，可采用聲速低限值判定。聲速低限值應(yīng)由預(yù)留同條件混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度與聲速對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合本地區(qū)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定。聲速低限值相對(duì)應(yīng)的混凝土強(qiáng)度不宜低于0.9R（設(shè)計(jì)強(qiáng)度），若試件為鉆孔芯樣，則不低于0.85R。第22頁(yè)/共35頁(yè)樁身混凝土缺陷判定方法◆聲速判據(jù)第22頁(yè)/共35頁(yè)57樁身混凝土缺陷判定方法◆波幅判據(jù)用波幅平均值減6dB作為波幅臨界值，當(dāng)實(shí)測(cè)波幅低于波幅臨界值時(shí)，應(yīng)將其作為可疑缺陷區(qū)。波幅是相對(duì)測(cè)試，由于樁身混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變異性很大，難以找出較好的波幅統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。第23頁(yè)/共35頁(yè)樁身混凝土缺陷判定方法◆波幅判據(jù)第23頁(yè)/共35頁(yè)58樁身混凝土缺陷判定方法◆PSD判據(jù)

PSD法是基于缺陷處聲時(shí)的變化引起聲時(shí)深度曲線的斜率明顯增大，而聲時(shí)差的大小又與缺陷程度密切相關(guān)，因此兩者之積對(duì)缺陷的反映更加敏感。采用斜率法作為輔助異常判據(jù)，當(dāng)PSD值在某測(cè)點(diǎn)附近變化時(shí)，應(yīng)將其作為可疑缺陷區(qū)。

第24頁(yè)/共35頁(yè)樁身混凝土缺陷判定方法◆PSD判據(jù)第24頁(yè)/共35頁(yè)59樁身混凝土缺陷判定方法◆波幅判據(jù)用波幅平均值減6dB作為波幅臨界值，當(dāng)實(shí)測(cè)波幅低于波幅臨界值時(shí)，應(yīng)將其作為可疑缺陷區(qū)。波幅是相對(duì)測(cè)試，由于樁身混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變異性很大，難以找出較好的波幅統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。第25頁(yè)/共35頁(yè)樁身混凝土缺陷判定方法◆波幅判據(jù)第25頁(yè)/共35頁(yè)60樁身混凝土缺陷判定方法◆其它問(wèn)題1、對(duì)聲速、波幅和PSD值超越臨界異常或突變時(shí)，應(yīng)對(duì)缺陷進(jìn)行細(xì)測(cè)。同時(shí)結(jié)合波形、施工工藝和施工記錄等有關(guān)資料進(jìn)行綜合分析，以確定樁身混凝土缺陷的位置和程度。當(dāng)聲速普遍低于低限值時(shí)，應(yīng)通過(guò)鉆孔取芯法檢驗(yàn)基樁的混凝土強(qiáng)度。2、由于超聲波只能檢測(cè)樁身部分的混凝土質(zhì)量，對(duì)于支承樁或嵌巖樁，宜同時(shí)采用低應(yīng)變反射波法檢測(cè)樁端的支承情況，確?；鶚冻休d力滿足設(shè)計(jì)要求。第26頁(yè)/共35頁(yè)樁身混凝土缺陷判定方法◆其它問(wèn)題第26頁(yè)/共35頁(yè)61關(guān)于首波的幾個(gè)問(wèn)題

聲波的傳播速度是介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)傳遞的速度，反映的是介質(zhì)內(nèi)聲波的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。而聲波的波幅反映的是聲波的動(dòng)力學(xué)特征，也就是聲波能量衰減變化的規(guī)律與特征。在混凝土中聲波波幅與混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征的相關(guān)關(guān)系是有一定規(guī)律的。第27頁(yè)/共35頁(yè)關(guān)于首波的幾個(gè)問(wèn)題聲波的傳播速度是介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振62關(guān)于首波的幾個(gè)問(wèn)題◆關(guān)于發(fā)射換能器發(fā)射的超聲脈沖波發(fā)射換能器向混凝土中發(fā)射的超聲脈沖波（稱其為“子波”），如下圖所示。其特點(diǎn)是：從發(fā)射的那一