巖土工程測(cè)試技術(shù)

巖土工程測(cè)試技術(shù)第1頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第四章：聲波測(cè)試技術(shù)與聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)引言聲波測(cè)試作用：無(wú)損探測(cè)確定巖土體介質(zhì)和結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和了解其內(nèi)部缺陷。第2頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第四章：聲波測(cè)試技術(shù)與聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)引言生發(fā)射技術(shù)的作用：確定巖土體介質(zhì)和結(jié)構(gòu)的內(nèi)部破壞狀態(tài)及受力歷史。第3頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六1）波動(dòng)方程4.1聲波的傳播原理第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)式中：λ，G——拉密系數(shù)；θ——體積應(yīng)變；εx,εy,εz

——x,y,z方向的位移；ρ——介質(zhì)密度；

——拉普拉斯算子,拉密運(yùn)動(dòng)方程第4頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.1聲波的傳播原理第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)①縱波（P波）1）波動(dòng)方程質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向一致時(shí)，稱為縱波。寫(xiě)為：縱波：第5頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.1聲波的傳播原理第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)②橫波（S波）1）波動(dòng)方程質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直時(shí)，稱為橫波。橫波：第6頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.1聲波的傳播原理第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)③表面波（R波）1）波動(dòng)方程沿介質(zhì)表面和交界面?zhèn)鞑?，波?dòng)振幅隨深度增加而迅速衰減的波稱為表面波。表面波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡為橢圓形，長(zhǎng)軸垂直于傳播方向，端軸平行于傳播方向。第7頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.1聲波的傳播原理第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)1）波動(dòng)方程縱波、橫波、表面波能量值比第8頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.1聲波的傳播原理第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）波的反射與透射彈性波界面反射、透射保持位移和應(yīng)力的連續(xù)性第9頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.1聲波的傳播原理第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）波的反射與透射A0A2B2A1B1r1r2θ1θ2斯奈爾定律：第10頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.1聲波的傳播原理第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）波的反射與透射A0A2B2A1B1r1r2θ1θ2考慮垂直入射，θ1=0，則B1=B2=0。反射系數(shù)：透射系數(shù)：波阻抗第11頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.2聲波探測(cè)技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)彈性模量降低，巖體波速相應(yīng)下降；巖石越致密，巖體聲波速越高；結(jié)構(gòu)面的存在，將使聲波速降低，并使聲波在巖體中傳播時(shí)存在各向異性；巖體風(fēng)化程度大，波速低；壓應(yīng)力方向上波速升高；孔隙率大，波速低。第12頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.2聲波探測(cè)技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)1）聲波測(cè)試技術(shù)①穿透法發(fā)射探頭接收探頭穿透法靈敏度高，波形簡(jiǎn)單、清晰，干擾小，波形易于識(shí)別。第13頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.2聲波探測(cè)技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)1）聲波測(cè)試技術(shù)②反射法適用于介質(zhì)一端無(wú)法安裝傳感器的情況。發(fā)射器接收器第14頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.2聲波探測(cè)技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)1）聲波測(cè)試技術(shù)③剖面法通過(guò)表面波特性測(cè)定介質(zhì)缺陷和材料性能。發(fā)射探頭接收探頭第15頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.2聲波探測(cè)技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）應(yīng)用①圍巖松弛帶測(cè)試第16頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.2聲波探測(cè)技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）應(yīng)用①圍巖松弛帶測(cè)試孔深波速原巖波速壓密帶原巖波速孔深波速巖體完整，洞室開(kāi)挖后圍巖完整性和應(yīng)力沒(méi)有明顯變化。巖體完整堅(jiān)硬，圍巖無(wú)松動(dòng)帶，有壓密帶。第17頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.2聲波探測(cè)技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）應(yīng)用①圍巖松弛帶測(cè)試圍巖表面松動(dòng)，應(yīng)力釋放降低。圍巖表面松動(dòng)，應(yīng)力降低；中部壓密，應(yīng)力增高，最后逐漸變?yōu)樵瓗r應(yīng)力狀態(tài)。松弛帶原巖波速孔深波速壓密帶原巖波速孔深波速松弛帶第18頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.2聲波探測(cè)技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）應(yīng)用②評(píng)價(jià)巖體強(qiáng)度和完整性完整性系數(shù)/龜裂系數(shù)：Vm——評(píng)價(jià)對(duì)象（巖體）的聲波速度；Vc——采樣試件的聲波波速。Cm＞0.75完整性好，裂隙??；Cm=0.75~0.45完整性較好，裂隙間距小于20~30cm；Cm＜0.45完整性差，裂隙間距在20~30cm以上；第19頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.2聲波探測(cè)技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）應(yīng)用②評(píng)價(jià)巖體強(qiáng)度和完整性—損傷巖體的楊氏彈性模量；E—無(wú)損傷巖體的楊氏彈性模量；—巖體損傷量。0≤D≤1D=0無(wú)損傷，巖體完好無(wú)損；D=1巖體完全破壞。第20頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.2聲波探測(cè)技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）應(yīng)用③巖體力學(xué)參數(shù)測(cè)定——巖體抗壓強(qiáng)度；——巖體抗拉強(qiáng)度；——巖石單軸抗壓強(qiáng)度；——巖體單軸抗拉強(qiáng)度。第21頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.2聲波探測(cè)技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）應(yīng)用④張開(kāi)裂隙延伸深度測(cè)定l0l1l2hα第22頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.2聲波探測(cè)技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）應(yīng)用⑤聲波測(cè)井l聲波儀波速第23頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.2聲波探測(cè)技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）應(yīng)用⑥混凝土測(cè)厚⑦混凝土空洞檢測(cè)⑧混凝土裂縫檢測(cè)⑨樁基完整性檢測(cè)第24頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.2聲波探測(cè)技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）應(yīng)用⑩隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)第25頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.2聲波探測(cè)技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）應(yīng)用⑩隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)第26頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.2聲波探測(cè)技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）應(yīng)用⑩隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)第27頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.2聲波探測(cè)技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）應(yīng)用⑩隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)第28頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.3聲發(fā)射技術(shù)及應(yīng)用第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)1）原理材料或結(jié)構(gòu)受外力或內(nèi)力作用產(chǎn)生變形或斷裂；或材料內(nèi)部缺陷及潛在缺陷在外部條件作用下，改變其狀態(tài)時(shí)，將以彈性波形式向外釋放能量。AE事件計(jì)數(shù)：紀(jì)錄每個(gè)聲發(fā)射事件；AE事件計(jì)數(shù)率：?jiǎn)挝粫r(shí)間的AE事件計(jì)數(shù)；AE事件總數(shù)：聲發(fā)生事件計(jì)數(shù)累積。第29頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.3聲發(fā)射技術(shù)及應(yīng)用第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)1）原理第30頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.3聲發(fā)射技術(shù)及應(yīng)用第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)1）原理時(shí)間AE事件計(jì)數(shù)率第31頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.3聲發(fā)射技術(shù)及應(yīng)用第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）應(yīng)用①凱塞爾效應(yīng)當(dāng)材料被加荷載時(shí)，有聲發(fā)射信號(hào)發(fā)生，若卸載后再加載，則在卸荷點(diǎn)以前幾乎不會(huì)再有聲發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生。只有當(dāng)荷載超過(guò)歷史最大荷載時(shí)，才會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)。第32頁(yè)，共35頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.3聲發(fā)射技術(shù)及應(yīng)用第四章：電阻應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)2）應(yīng)用①凱塞爾效