巖土工程測試技術(shù)

巖土工程測試技術(shù)第一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二第四章：聲波測試技術(shù)與聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)引言聲波測試作用：無損探測確定巖土體介質(zhì)和結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和了解其內(nèi)部缺陷。第二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二第四章：聲波測試技術(shù)與聲發(fā)射監(jiān)測技術(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。第三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二1）波動方程4.1聲波的傳播原理第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(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)動方程第四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.1聲波的傳播原理第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)①縱波（P波）1）波動方程質(zhì)點(diǎn)振動方向與波的傳播方向一致時，稱為縱波。寫為：縱波：第五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.1聲波的傳播原理第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)②橫波（S波）1）波動方程質(zhì)點(diǎn)振動方向與波的傳播方向垂直時，稱為橫波。橫波：第六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.1聲波的傳播原理第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)③表面波（R波）1）波動方程沿介質(zhì)表面和交界面?zhèn)鞑?，波動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)振動軌跡為橢圓形，長軸垂直于傳播方向，端軸平行于傳播方向。第七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.1聲波的傳播原理第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)1）波動方程縱波、橫波、表面波能量值比第八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.1聲波的傳播原理第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(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)性第九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.1聲波的傳播原理第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)2）波的反射與透射A0A2B2A1B1r1r2θ1θ2斯奈爾定律：第十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.1聲波的傳播原理第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(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)：波阻抗第十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.2聲波探測技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(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。第十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.2聲波探測技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)1）聲波測試技術(shù)①穿透法發(fā)射探頭接收探頭穿透法靈敏度高，波形簡單、清晰，干擾小，波形易于識別。第十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.2聲波探測技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)1）聲波測試技術(shù)②反射法適用于介質(zhì)一端無法安裝傳感器的情況。發(fā)射器接收器第十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.2聲波探測技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)1）聲波測試技術(shù)③剖面法通過表面波特性測定介質(zhì)缺陷和材料性能。發(fā)射探頭接收探頭第十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.2聲波探測技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)2）應(yīng)用①圍巖松弛帶測試第十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.2聲波探測技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)2）應(yīng)用①圍巖松弛帶測試孔深波速原巖波速壓密帶原巖波速孔深波速巖體完整，洞室開挖后圍巖完整性和應(yīng)力沒有明顯變化。巖體完整堅硬，圍巖無松動帶，有壓密帶。第十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.2聲波探測技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)2）應(yīng)用①圍巖松弛帶測試圍巖表面松動，應(yīng)力釋放降低。圍巖表面松動，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十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.2聲波探測技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)2）應(yīng)用②評價巖體強(qiáng)度和完整性完整性系數(shù)/龜裂系數(shù)：Vm——評價對象（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；第十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.2聲波探測技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)2）應(yīng)用②評價巖體強(qiáng)度和完整性—損傷巖體的楊氏彈性模量；E—無損傷巖體的楊氏彈性模量；—巖體損傷量。0≤D≤1D=0無損傷，巖體完好無損；D=1巖體完全破壞。第二十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.2聲波探測技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)2）應(yīng)用③巖體力學(xué)參數(shù)測定——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。第二十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.2聲波探測技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)2）應(yīng)用④張開裂隙延伸深度測定l0l1l2hα第二十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.2聲波探測技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)2）應(yīng)用⑤聲波測井l聲波儀波速第二十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.2聲波探測技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)2）應(yīng)用⑥混凝土測厚⑦混凝土空洞檢測⑧混凝土裂縫檢測⑨樁基完整性檢測第二十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.2聲波探測技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)2）應(yīng)用⑩隧道超前地質(zhì)預(yù)報第二十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.2聲波探測技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)2）應(yīng)用⑩隧道超前地質(zhì)預(yù)報第二十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.2聲波探測技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)2）應(yīng)用⑩隧道超前地質(zhì)預(yù)報第二十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.2聲波探測技術(shù)第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)2）應(yīng)用⑩隧道超前地質(zhì)預(yù)報第二十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.3聲發(fā)射技術(shù)及應(yīng)用第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(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，將以彈性波形式向外釋放能量。AE事件計數(shù)：紀(jì)錄每個聲發(fā)射事件；AE事件計數(shù)率：單位時間的AE事件計數(shù)；AE事件總數(shù)：聲發(fā)生事件計數(shù)累積。第二十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.3聲發(fā)射技術(shù)及應(yīng)用第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)1）原理第三十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.3聲發(fā)射技術(shù)及應(yīng)用第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)1）原理時間AE事件計數(shù)率第三十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.3聲發(fā)射技術(shù)及應(yīng)用第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)2）應(yīng)用①凱塞爾效應(yīng)當(dāng)材料被加荷載時，有聲發(fā)射信號發(fā)生，若卸載后再加載，則在卸荷點(diǎn)以前幾乎不會再有聲發(fā)射信號產(chǎn)生。只有當(dāng)荷載超過歷史最大荷載時，才會繼續(xù)產(chǎn)生聲發(fā)射信號。第三十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期二4.3聲發(fā)射技術(shù)及應(yīng)用第四章：電阻應(yīng)變片測量技術(shù)2）應(yīng)用①凱塞爾效