土木工程测试课件4 声波测试技术与声发射监测技术.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,SACE,GaoSuGongLu,第四章 声波测试技术,SACE,1,*,4-0,概述,弹性波：,振动在弹性介质中的传播，形成了弹性波,声波是弹性波的一种,声波的概念,（,20,20000HZ,）,声波是介质中振动的质点，将振动的能量传递给给周围的质点，引起周围质点的振动，从而以波动的形式将声能向外传播。,声波测试的应用依据：,目前所用的声波测试方法，以测量声波在介质中传播的时间和在介质中传播一定距离后脉冲（或振幅）的衰减值为依据,.,2,*,声波测试技术：,岩体声波探测技术是以人工的方法，向介质,(,岩石和岩体,),辐射声波，观察声波在介质中传播的情况和特性。由于介质的物理性质不同，其传播速度等参数也不相同。应用这个基本原理，作为分析或测定岩体的物理性质和力学性质的依据。,特点,属于无损检测的方法。,4-0,概述,3,*,应用：,1,利用声波参数，对工程岩体进行分类、分级；,2,评价地下工程围岩的稳定性；,3,工程地质勘探钻孔及孔间地质剖面分层，确定风化层厚度；,4,岩石和岩体的物理力学性质的测定；,5,岩体中存在缺陷的探测；,6,工程岩体施工及加固措施效果的检测。,4-0,概述,4,*,波动方程：拉密运动方程,4-1,声波的传播规律,5,*,拉密运动方程的推导,X,方向的平衡方程：,X,方向上利用牛顿第二定律,4-1,声波的传播规律,6,*,拉密运动方程的推导,三个方向的运动方程：,弹性介质本身的特性,4-1,声波的传播规律,7,*,拉密运动方程的推导,三个方向的运动方程：,代入整理可得,4-1,声波的传播规律,8,*,1,）纵波传播速度推导,定义：质点振动方向与波的传播方向一致。,纵波波速,4-1,声波的传播规律,9,*,2,）横波传播速度推导,定义：沿质点振动方向与波的传播方向垂直。,4-1,声波的传播规律,横波波速,10,*,3,表面波,定义：沿介质表面和交界面传播，振幅随深度增加而迅速衰减的波（也称瑞利波，,R,波）。,注意面波与纵波和横波传播介质区别：,R,波在层状介质中传播。而纵波和横波是在均匀介质中传播。,R,波波速估算：,4-1,声波的传播规律,11,*,三种波波速的关系,4-1,声波的传播规律,12,*,4,波速度比较,纵波和横波,注意：利用各种波的速度差异，可以,帮助,在记录中识别各种波。,实际应用时，由于,S,波发生和接受均较困难，故一般多利用,P,波进行测试（但不是绝对的）。,对多数岩石，泊松比约为,0.25,纵波速度大于横波速度，故纵波又称,P,波（,Primary,，,初至波）；横波又称,S,波（,Secondary,，,次至波）。,4-1,声波的传播规律,13,*,4-2,声波探测技术,1,声波的利用：,波速、振幅、频率、波形等；目前利用最多的是波速，特别是纵波波速。,2,弹性参数：,14,*,2,影响岩体（石）波速的主要因素：,(1),岩石越致密，岩体声速越高。,(2),结构面的存在，使得声速降低。使声波在岩体中传播时存在各向异性。,(4),岩体风化程度大，破碎，裂隙发育，则声速低。,(5),应力的关系：压应力方向上声波速度高。,(6),孔隙率,n,大，则波速低；密度高、单轴抗压强度大的岩体波速高。,4-2,声波探测技术,15,*,3,声波探测仪器设备和使用,岩体声波探测是声波发射、传播及接受显示的过程,声波探测仪由,发射换能器、接收换能器和声波仪组成。,4-2,声波探测技术,16,*,3,声波探测仪器设备和使用,（,1,）换能器的布置方法：,穿透法,室内实验,现场测试,:,双孔孔间穿透法,4-2,声波探测技术,17,*,反射法,T R,界面,1,界面,2,界面,3,深,度,时,间,目的物,反射法,4-2,声波探测技术,18,*,剖面法：,4-2,声波探测技术,19,*,5,声波测试的应用,:,地质工程 岩土工程 结构工程,1,地质工程：,1,）,围岩松弛带的测试,4-2,声波探测技术,岩体完整,节理裂隙,可认为未有松驰带。,波速与孔深的关系,洞壁出现应力集中现象,岩,体保持完整。,松弛带 应力上升 原始应力带,应力集中现象不明显,近洞壁岩体完整性降低,存在松驰带,20,*,1,地质工程：,2,）,评价完整性程度，估算岩体强度。,4-2,声波探测技术,C,m,0.75,0.75C,m,0.45,C,m,0.45,完整性好,完整性较好,完整性差,据完整性系数进行岩体质量分级,工程岩体分级标准,GB50218-94,公路隧道围岩分类规范,(JTJ026090),21,*,1,地质工程：,2,）,评价完整性程度，估算岩体强度。,4-2,声波探测技术,试块强度,声波测试,岩体强度,22,*,1,地质工程：,3,）,声波测井,4-2,声波探测技术,23,*,2,岩土工程：,1,）,岩土体力学参数确定,4-2,声波探测技术,24,*,2,岩土工程：,1,）,岩土体力学参数确定,4-2,声波探测技术,25,*,2,岩土工程：,2,）,桩基完整性检测,4-2,声波探测技术,反射法,26,*,TSP,系列隧洞地震探测仪超前探测原理示意图,最大探测距离达,500m,，,有效探测距离,150m,，,最高分辨率,1m,。,2,岩土工程：,3,）,隧洞内超前探测,4-2,声波探测技术,27,*,经验公式,3,结构工程：,1,）,混凝土厚度检测,4-2,声波探测技术,28,*,4-2,声波探测技术,3,结构工程：,2,）,混凝土空洞检测,经验公式,29,*,直接检测 沿面检测,4-2,声波探测技术,3,结构工程,3,）,混凝土裂缝检测,30,*,4-2,声波探测技术,3,结构工程：,3,）,混凝土裂缝检测,31,*,4-2,声波探测技术,3,结构工程：,3,）,混凝土裂缝检测,32,*,4-2,声波探测技术,3,结构工程：,3,）,混凝土裂缝检测,贯穿裂隙的探测,33,*,4-2,声波探测技术,3,结构工程：,4,）,深孔法混凝土裂缝检测,34,*,