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1、聲波探測(cè)技術(shù)和地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)水工結(jié)構(gòu)2班顧浩欽10302020352011年5月2GaoSuGongLu聲波探測(cè)技術(shù)彈性波：振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播，形成了彈性波聲波是彈性波的一種聲波的概念（20－20000HZ）波動(dòng)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種形式，聲波是波動(dòng)中機(jī)械波的一種，是介質(zhì)中振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，將振動(dòng)的能量傳遞給給周圍的質(zhì)點(diǎn)，引起周圍質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，從而以波動(dòng)的形式將聲能向外傳播。聲波探測(cè)的應(yīng)用依據(jù)：目前所用的聲波測(cè)試方法，以測(cè)量聲波在介質(zhì)中傳播的時(shí)間和在介質(zhì)中傳播一定距離后脈沖（或振幅）的衰減值為依據(jù).1、概述聲波探測(cè)技
2、術(shù)：聲波探測(cè)技術(shù)是一種巖石（體）測(cè)試技術(shù)。用聲波儀測(cè)試聲源激發(fā)的彈性波在巖體(巖石)中的傳播情況，借以研究巖體(巖石)的物理性質(zhì)和構(gòu)造特征的方法，稱為聲波探測(cè)。特點(diǎn)聲波探測(cè)技術(shù)屬于無(wú)損檢測(cè)的方法，因此具有其他破壞性實(shí)驗(yàn)沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)。1、概述聲波探測(cè)技術(shù)和地震勘探一樣，也是利用巖石彈性的物探方法，而且都以彈性理論作為本方法的理論基礎(chǔ)。區(qū)別：聲波探測(cè)所利用的是頻率大大高于地震波的聲波或超聲波，其頻率一般為一千赫茲至幾兆赫茲。與地震勘探相比，由于聲波的頻率高、波長(zhǎng)短、受巖石的吸收和散射比較嚴(yán)重，因此聲波探測(cè)對(duì)巖體
3、的了解較為細(xì)致而探測(cè)范圍較小，但具有簡(jiǎn)便、快速、經(jīng)濟(jì)、便于重復(fù)測(cè)試、對(duì)測(cè)試的巖體(巖石)無(wú)破壞作用等優(yōu)點(diǎn)。所以聲波探測(cè)已成為工程與環(huán)境檢測(cè)中不可缺少的手段之一。1、概述測(cè)試方法聲波探測(cè)可分為主動(dòng)測(cè)試和被動(dòng)測(cè)試兩種工作方法。主動(dòng)測(cè)試：指所利用的聲波由聲波儀的發(fā)射系統(tǒng)或槌擊、爆炸方式產(chǎn)生。主動(dòng)測(cè)試包括波速測(cè)定，振幅衰減測(cè)定和頻率測(cè)定，其中最常用的是波速測(cè)定。被動(dòng)測(cè)試的聲波則是巖體遭受自然界的或其它的作用力時(shí)，在變形或破壞過(guò)程中由它本身發(fā)出的。被動(dòng)測(cè)試：1．利用聲波參數(shù)結(jié)合地質(zhì)因素，對(duì)工程巖體進(jìn)行分類、分級(jí)；2
4、．利用聲波探測(cè)技術(shù)評(píng)價(jià)地下工程圍巖的穩(wěn)定性，包括圍巖松弛帶范圍的測(cè)定和圍巖穩(wěn)定性的定期觀測(cè)；3．利用聲波探測(cè)技術(shù)，進(jìn)行工程地質(zhì)勘探鉆孔及孔間地質(zhì)剖面分層，確定風(fēng)化層厚度，為設(shè)計(jì)開(kāi)挖及處理提供依據(jù)；4．巖石和巖體的物理力學(xué)性質(zhì)的測(cè)定。如動(dòng)彈性模量、泊松比等；5．巖體中存在缺陷，如構(gòu)造斷裂、巖溶洞穴的位置、規(guī)模，張開(kāi)裂縫的延伸方向和長(zhǎng)度的探測(cè)；6．工程巖體施工及加固措施效果的檢測(cè)，如爆破、噴錨支護(hù)、注漿的質(zhì)量檢查。應(yīng)用二、聲波的反射、透射和折射γ1θ1θ2γ22、聲波的傳播規(guī)律P0P1P2S1S2斯奈爾定律：
5、θ二、聲波的反射、透射和折射入射角和折射角的關(guān)系P2P0臨界角2、聲波的傳播規(guī)律波阻抗：介質(zhì)密度與波速之積。聲波反射條件：界面上下介質(zhì)的波阻抗之差；波阻抗差越大，反射越強(qiáng)；γ1θ1θ2γ2P0P1P2S1S2考慮垂直入射，=0θ1則S1=S2=0反射系數(shù)：透射系數(shù)：波阻抗問(wèn)題：波阻抗差為零時(shí)，如何？2、聲波的傳播規(guī)律3、聲波探測(cè)技術(shù)1聲波的利用：波速、振幅、頻率、波形等；目前利用最多的是波速，特別是縱波波速。2彈性參數(shù)：3、聲波探測(cè)技術(shù)影響巖體（石）波速的主要因素：(1)巖石越致密，巖體聲速越高。波速公式
6、中，波速與密度成反比，但密度增高，彈性模量將有大幅度的增高，因而波速也將越高。(2)結(jié)構(gòu)面的存在，使得聲速降低。并使聲波在巖體中傳播時(shí)存在各向異性。垂直結(jié)構(gòu)面方向聲速低，平行于結(jié)構(gòu)面方向聲速高。3、聲波探測(cè)技術(shù)影響巖體（石）波速的主要因素：(4)巖體風(fēng)化程度大，破碎，裂隙發(fā)育，則聲速低。(5)應(yīng)力的關(guān)系：壓應(yīng)力方向上聲波速度高。(6)孔隙率n大，則波速低；密度高、單軸抗壓強(qiáng)度大的巖體波速高。4、聲波探測(cè)儀器設(shè)備和使用巖體聲波探測(cè)是聲波發(fā)射、傳播及接受顯示的過(guò)程。聲波儀是聲波探測(cè)使用的儀器。聲波儀有多種型號(hào)
7、，主動(dòng)測(cè)試的儀器一般都由發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)兩大部分組成。其中發(fā)射系統(tǒng)包括發(fā)射機(jī)和發(fā)射換能器，接收系統(tǒng)包括接收機(jī)和接收換能器。根據(jù)發(fā)射和接收換能器之間的距離l，及聲波在巖體中的旅行時(shí)間t，即可由下式計(jì)算被測(cè)巖體的波速V4、聲波探測(cè)儀器設(shè)備和使用中國(guó)中鐵西南科學(xué)研究院有限公司是我國(guó)從事巖體聲波探測(cè)技術(shù)研究的發(fā)起單位之一，從1973年引進(jìn)第一代聲波儀起，先后開(kāi)發(fā)、研制了五代聲波探測(cè)儀。4、聲波探測(cè)儀器設(shè)備和使用電聲換能器的工作原理?yè)Q能器種類繁多，性能各異。聲波探測(cè)使用的是電聲換能器，它是聲波儀的重要組成部分。4
8、、聲波探測(cè)儀器設(shè)備和使用發(fā)射換能器：可以將發(fā)射機(jī)送來(lái)的電能轉(zhuǎn)換為彈性振動(dòng)形式的機(jī)械能，從而產(chǎn)生聲波和超聲波。接收換能器：將接受到的巖體中的彈性波轉(zhuǎn)換為電能，然后輸送給接收機(jī)。4、聲波探測(cè)儀器設(shè)備和使用換能器的布置方法：穿透法室內(nèi)實(shí)驗(yàn)（非同一平面）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試巖體表面透射直達(dá)波孔間巖體透射直達(dá)波4、聲波探測(cè)儀器設(shè)備和使用反射法（同一巖面）繞射波剖面法測(cè)試地點(diǎn)的選擇指定區(qū)域、代表性地段，減少工作量對(duì)測(cè)孔的要求測(cè)量和記錄孔的位置和相關(guān)信
