雷达测缺 声波测缺 学习总结.doc

培训总结
摘要：本文针对公司近期的培训任务及培训内容进行阶段性总结，内容涉及地质雷达、声波透射基桩完整性检测、低应变基桩完整性检测以及桥梁荷载试验中的应变片的原理、适用范围、操作步骤和注意事项。
关键词：地质雷达、声波透射基桩完整性检测、低应变基桩完整性检测、应变片
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目录
一、 地质雷达 1
1.1原理 1
1.2适用范围 1
1.3操作步骤 3
1.3.1准备工作 3
1.3.2数据采集 3
1.3.3数据处理 4
1.3.4地质解释 4
1.4注意事项 4
二、 声波透射基桩完整性检测 5
2.1原理 5
2.2适用范围 5
2.3操作步骤 6
2.3.1检测前准备 6
2.3.2现场检测 6
2.3.3数据分析 6
2.3.4桩身缺陷判别 7
2.3.5桩身完整性判断 7
2.4注意事项 7
三、 低应变基桩完整性检测 8
3.1原理 8
3.2适用范围 8
3.3操作步骤 8
3.3.1检测前准备工作 8
3.3.2采集波形 9
3.3.3数据处理及分析 9
3.3.4检测结果判断 9
3.4注意事项 10
四、 桥梁荷载试验中的应变片 10
4.1工作原理 10
4.2应变片粘贴步骤 11
4.3注意事项 12

一、 地质雷达
1.1原理
雷达天线向被检测介质中发射宽频带短脉冲电磁波，该发射脉冲在被检测介质中传播，当遇到异性介质时，由于相邻介质的电性特征（介电常数、电导率）不同，就会导致脉冲波在两介质的交界面发生透射折射和反射，透射和折射波继续向下传播，反射波向上传播，最终被雷达的接收天线接收，同时该过程被与天线主机向连接的计算机记录，结合双程走时、波速在介质中的传播速度、反射波特征和工程地质概况判断异性介质的位置、类型
1.2适用范围
Mala地质雷达仪器主机可以安装三种天线模块：低频模块、高频模块和卡拉合肥同轴模块，不同模块连接不同的频率范围的天线，不同频率的天线在介质中的衰减速度和分辨率是不同的，因此应根据检测需要选择适当频率的天线模块。
天线频率
使用特点
使用范围
使用举例
检测深度
500MHz
中浅部高分辨率
公路、铁路、水利水电及电力线缆隧道探测
隧道复合衬砌的初支和二衬的厚度、空洞、不密实、脱空及钢筋和钢拱架分布和隧道围岩裂隙、破碎探测以及混凝土面板堆石坝面板质量检测等
在含水较大的粘土情况下典型测深可达1.5～2米，在通常土质情况下典型测深可达2～3米，在岩石或混凝土情况下最大测深可达3～8米。
浅部的金属或非金属管线、线缆、方沟管槽的探测
市政管线、偷排漏放管线、浅部未知线缆及方沟管槽位置确定等探测
钢筋混凝土探测
建筑物钢筋混凝土内部的钢筋分布、空洞、不密实及裂隙等，最小可探测出Φ8以上的钢筋浅部)
公路铁路路面路基及土木工程探测
铁路公路路基的破碎、空洞、沉降、含水等病害探测，各类护坡挡土墙质量的探测
800MHz
浅部高分辨率
公路、铁路、水利水电及电力线缆隧道探测
隧道复合衬砌的初支和二衬的厚度、空洞、不密实、脱空及钢筋和钢拱架分布和隧道围岩裂隙、破碎探测等
在含水较大的粘土情况下典型测深可达0.7米，在通常土质情况下典型测深可达1～1.5米，在岩石或混凝土情况下典型测深可达1.2～4米。
钢筋混凝土探测
建筑物钢筋混凝土内部的钢筋分布、空洞、不密实及裂隙等
公路路面探测
公路路面的结构层厚度、空洞、破碎、沉降和含水等病害探测及精确定位
1.6GHz
浅层高分辨率
钢筋混凝土结构探测
建筑物钢筋混凝土内部的钢筋分布、空洞、不密实及裂隙等
在干燥混凝土或沥青的情况下典型测深可达0.4～0.6米，在潮湿混凝土或沥青的情况下典型测深可达0.2～0.4米。
公路路面探测
公路路面的沥青、水稳层和垫层厚度及浅层结构的空洞、破碎、脱空和含水等病害及精确定位
浅部管线定位
建筑墙体内部的电力或非电力管线定位，桥梁箱梁的预应力管道定位等
文物保护工程
古代壁画探测、古建筑结构探测
1.3操作步骤
1.3.1准备工作
1）收集被检测项目工程的设计图纸、施工记录。进一步明确委托方的具体要求，检测项目现场实施的可能性；
2）检测前在室内对仪器设备检查调试（按仪器操作步骤调试设备看是否能正常采集数据）。并确保电池电量充足、测量轮里程示值正确
1.3.2数据采集
1) 先将电池装到主机和天线上，将光纤分别与主机和天线相连，将以太网线线与主机和计算机相连；
2) 打开主机和天线上的电源开关；
3) 运行“Groundvision2”软件；
4) 当软件的“F5”为红点时，表明系统已经连接好，按“M”键进入参数选择界面；
5) 选择文件要保存的子目录，取测试文件名(不能超过20个字符)。选择使用的模块（分为同轴模块和高频模块，）、数据通道（500MHz、800MHz和1.6GHz均选用internal通道）、天线（根据所接天线中心频率设置）、触发方式（连续、距离、点测）、如果是距离触发，还要选择测距轮及测距轮连接的主机方式、点击“antenna settings”进行参数设置，
6) 在“antenna settings”参数设置里对天线耦极距（默认值）、采样间隔、采样点数、采样频率、叠加次数等参数等进行设定；按“OK”退出，
7) 在“measurement settings”窗口里，按“OK”退出，然后按“F5”进行数据采集，
8) 数据采集完成后，按“F6”键结束数据采集，关掉小窗口，进行下一条测线的数据采集；如果此时不想重新设置参数和起新的测试文件名，而开始一条新的测线，可以按“F2”直接进行新的测线数据采集，测试文件名称在上一条测线的文件名基础上累加形成；全部采集完成后，关掉大小两个窗口，退出”Groundvision2”软件，所有的测试数据文件均完全实时自动保存，不需人为干预；
9) 关闭主机和天线的电源开关，关闭计算机，将光纤和以太网线线取下。
1.3.3数据处理
1）运行“Reflexw”软件，进入“project directory”介面，点击“new project”建立工程名称（即为处理数据保存路径），点击“ok”退出
2）进入“Reflex-win”介面，点击“modules”菜单下的“2D-date-analysis”进入二维数据分析系统
3）点击“file”菜单下的“import”按钮，弹出对话框，进行参数设置，点击“convert toReflex”导入工程信息，然后退出此窗口
4）依次进入“prograssing”菜单下的“staticCorrect/muting”、“1D-filter”、“gian”、“2D- filter”根据实际需要对数据进行处理，一般经过五个步骤：静态矫正、去直流波、增益调整、道平均、带通滤波、runningaverage，处理原则是在尽量保存有用数据的基础上使图片信息便于解释。
1.3.4地质解释
不同类型的检测，地质解释随之不同，在隧道混凝土结构中存在以下特征：
1）密实：衬砌信号幅值较弱，波形均匀，甚至没有反射信号
2）不密实：衬砌介面反射信号较强，同相轴不连续、错断、一般区域化分布
3）空洞：衬砌介面反射信号强，呈典型的孤立体相位特征，通常为规整或不规整的双曲线波形特征，三振相明显，在其下部仍有反射信号，且两组信号时程差较大
4）4) 脱空：衬砌界面反射信号强，呈带状长条形或三角形分布，三振相明显，通常有多次反射信号；
5) 钢筋网:有规律的连续的小月牙形强反射信号,月牙波幅较窄；
6) 钢拱架：单个的月牙形强反射信号,月牙波幅较宽；
7) 钢格栅：连续的两个双曲线强反射信号；
8) 分层：根据雷达波形横向轴线来判定，一般呈不规则带状。
1.4注意事项
1) 系统未连接前，主机不能打开。不使用时主机开关总在关闭状态。在采集时，天线总是指向地面、墙等，不能指向天空；
2) 地质雷达的新锂电池使用时，要对锂电池进行三次12小时的充电，以后随用随充；
3) 地质雷达使用前一晚，要对电池进行充电，充至充电器的指示灯为绿色即可；
4) 电池不要充电时间过长或完全用完再充电，随用随充即可，锂电池没有记忆性；
5) 地质雷达使用时要注意保护光纤和光纤接口，用完后及时将光纤套和接口帽套上，以免进入灰尘，影响数据传输。不要扭曲光纤，因为这样会在时间窗内对脉冲产生位移；
6) 进行数据采集前主机要开启预热几分钟；
7) 地质雷达使用完后，要及时将电池取下；
8) 将电子单元与天线连接时或安装电池时，一定不要让接口处有水；
9) 地质雷达超过3个月不用时，要将电池充满电，并将系统连接起来在室内采集一个小时；
10) 地质雷达在现场使用完毕后，要注意清点配件是否齐全，以保证下次能顺利使用。
二、 声波透射基桩完整性检测
2.1原理
桩身中预埋声测管，测试时预先在声测管中注满清水，将声波发射和接收探头分别置于待测剖面的两个声测管底部，保持探头处于同一水平面或具有一定的高差（倾角不的超过30°～40°），同时提升探头，提升过程中，探头连续不断的发射电脉冲并转换成声脉冲，此声脉冲在清水和混凝土中传播，在遇到异性介质时发生折射反射和透射，折射波和透射波继续传播被接收换能器接收，再次转换成电信号，该信号经放大、滤波等处理后，被计算机记录其声时和幅值，并计算声速，这样在探头移动过程中，收发换能器不断的发射和接收信号，就可以得到沿桩长方向的声时声速和幅值信息的变化曲线。依据传播时间、幅值、频响特征、脉冲波形等变化以及相应判据即可对桩身完整性作出判断。
2.2适用范围
声波透射法适用于直径不小于800mm的混凝土灌注桩的完整性检测，检测前应预埋声测管（不同规范对声测管埋设个数要求不同）。
2.3操作步骤
2.3.1检测前准备
1）收集工程资料，了解工程状况，制定检测方案
2）确认仪器设备完好，采集数据正常，电池电量充足，标定系统延迟时间
3）相关人员工程填写概况、抽样单和被检桩资料表
4）确认被检桩龄期满足要求、声测管内已注满清水、声测管通畅
5）准确量取声测管内径外径，以及检测剖面上两声测管外壁间距
2.3.2现场检测
1）不同探头分别下放到相应声测管的底部，建立声测管与探头的一一对应关系，并将探头分别连接到主机上相应的通道口，将数据采集器与主机连接
2)打开主机，进入采集软件界面，点击设置，进行参数设置。包括桩号、桩长、桩径、成桩日期、采样间距、管间距、增益、延时、系统参数、是否滤波等
3）退出设置界面，点击采样观察采样窗口输出的波形，若波形没能占满整个屏幕的2/3，则调整延时；若首播位置不在屏幕上方的1/3处，则调整增益，直到两者均满足要求
4）点击存储按钮，同时已适当的速度提升测线，提线过程中注意观察波形特征，若有可疑测点，则采取加密测、斜测或扇形扫射的方法对可以缺陷处进行检测
5）检测完毕，保存检测数据，关闭窗口、退出系统、关闭仪器开关，取下接线，清点仪器设备
2.3.3数据分析
1）声时修正值：声时修正值=声波在耦合剂中的传播时间+声波在声测管中的传播时间
2）声时值计算：（声时值）i=（测点的声时观测值）i-检测系统延时时间-声时修正值
3）声速计算：（声速）i=两根管外壁间距/（声时值）i
2.3.4桩身缺陷判别
桩身缺陷根据声速判据、波幅判据、PSD判据三种方法综合判定
1）声速判据：当实测声速值低于声速临界值时将其作为可以缺陷区，声速临界值=正常混凝土中的波速-2*声速标准差。当检测剖面的所有测点的声速值普遍偏低且离散性很小时宜采用声速低限值判据（低限值有预留同条件混凝土试件的抗压强度与声速对比试验结果，结合地区实际检验确定），若实测声速值低于声速低限值，则直接判定为异常。
2）波幅判据：实测波幅低于波幅临界值时将其判为可以缺陷区，波幅临界值=波幅平均值-6
3）PSD判据采用斜测法作为辅助异常判据，当PSD值在某测点变化明显时，将其作为可以缺陷区，PSD=相邻测点声时差2/相邻测点的测距差
2.3.5桩身完整性判断
Ⅰ类：各剖面各测点的声速值均大于临界值，波形正常
Ⅱ类：某一剖面个别测点的声速值略小于临界值，波形进本正常
Ⅲ类：某剖面连续多测点或某一深度桩截面处的声速、波幅小于临界值，PSD变大，波形畸变
Ⅳ类：某剖面连续多测点或某一深度桩截面处的声速、波幅明显小于临界值，PSD突变，波形严重畸变
2.4注意事项
1）声测探头同步升降，检测过程中平测时保持相同高度（高差不得大于2cm），斜测时保持相同高差，水平测角可取30°～40°
2）检测时宜有声测管底部开始检测，发射电压固定在适当值（一般不小于1000V），增益和延时调节并固定到适当值（是得首波波幅在屏幕上方1/3处、波形占屏幕的2/3）
3）换能器接头与主机连接后才能打开主机，检测结束应先关机再取下接头
4）对于很深的声测管，在检测过程中注意向声测管中加水，避免由于声测管无水使检测中断
5）若由于灌入污水超时，污物在声测管底部沉积造成虚假现象，应及时用高压水枪将底部污物冲洗干净后再进行测量
6）往声测管内灌入脏水，时间不长就开始检测，超声波在脏水内杂质来回反射，造成波幅极度不均匀，离差较大。反映出来就是就是波幅杂乱。应等水沉淀一段时间后检测，效果更好。
7）调整好增益和延时之后，检测过程中随着探头的提升波形会不断变化，可以调整门限，使首波一直处于门限外，便于后期资料整理
三、 低应变基桩完整性检测
3.1原理
低应变基桩完整性检测根据激振方式不同，分为瞬态激振和稳态激振。瞬态激振是用锤头迅速的给桩头一激励，所产生的应力波沿着桩身向下传播，在传播过程中若遇到波阻抗不同的介面，声波将发生折射和透射，应力波反射和透射能量大小由两种介质的波阻抗大小决定，反射波向上传播被接收器接收。依据一维波动原理可知，当应力波遇到断层、离析、缩颈等情况时，波阻抗变小，反射波和入射波初动相位相同；当遇到扩颈、扩底等情况时，波阻抗变大，反射波和入射波出动相位相反。结合振幅大小、波速高低对桩完整性、缺陷程度、和位置作出判断。
3.2适用范围
低应变反射波法适用于混凝土灌注桩、预应力混凝土管桩、刚性桩的桩身完整性检测，判定缺陷位置和影响程度，还可以用于校核桩长。
3.3操作步骤
3.3.1检测前准备工作
1）相关人员填写工程概况表、抽样单和受检桩基本资料表
2）检查仪器设备和各附件设备，保证仪器正常工作，仪器电量充足
3）确保受检桩混凝土强度达到设计强度的70%，且不小于15MPa，受检桩长径比不大于50，桩长不大于50m
4）对桩头左做适当处理，将桩头剔至设计标高，桩头出露新鲜混凝土，平整桩头，割除影响检测的外露钢筋。在桩顶打磨2-4个检测点。
5）传感器安装点清理干净，不得有浮土沙砾，不能存在明水。
6）传感器安装点应居于桩中心半径2/3半径处，距离主筋距离不小于50mm，对于空心桩的安装点和激振点与桩中心的夹角不小于45°，宜为90°，一般通过反复试验后合理选择
7）用黄油、牙膏、口香糖、橡皮泥、凡士林等耦合剂将传感器紧密地粘结于测点上，应保证粘结牢固可靠，耦合良好
3.3.2采集波形
1）将粘结好的传感器连接到主机系统上，打开电源开关
2）进入主界面选择反射波法测桩
3）新建工程名称，设置参数（桩长、桩径、波速、桩型、通道模式等）
4）点击采样，锤击桩头，开始采样，采集波形，点击存储，点击两次
5）重复3）、4）步骤，至采样完成，后退出系统，关闭电源
6）将U盘插入仪器侧面USB接口，打开电源，进入工程菜单，将所需工程名称打上标记，点击存储，数据即被导出
3.3.3数据处理及分析
1）打开与基桩动测仪仪相配套的低应变反射波分析软件，进入PIF模式
2）从文件下拉菜单中打开工程文件
3）在桩列表区选中要分析的桩文件，双击该桩波形文件出现在波形图区
4）在桩信息区填写桩长、桩径、浇筑日期、检测日期等检测参数
5）在波形区选中一个较好反应桩身完整性的波形，双击图形，图形放大
6）通过波形处理：滤波、小波分析、指数放大等剔除影响分析判断的杂波、毛刺等。在波形图上判定桩头、桩底、缺陷位置。判定完整性类别
7）保存分析结果，继续其它分析
8）在设置下拉菜单中填写工程信息，在文件下拉菜单中设置波形打印格式。点击工具栏中word图标导出预先设置的报告模板，点击excel图标导出分析结果数字统计文件
3.3.4检测结果判断
Ⅰ类：桩身完整，2L/C时刻前无反射波，波形规则，波速正常，有桩底反射波
Ⅱ类：桩身基本完整，2L/C时刻前出现轻微反射波，波形基本规则，波速基本正常，有桩底反射波
Ⅲ类：桩身质量较差，有明显的缺陷波，波形不够规则，波速偏低
Ⅳ类：桩身存在严重缺陷，2L/C时刻前出现严重缺陷反射波或周期性反射，无桩底反射波。
3.4注意事项
1）仪器使用工程中防磁、防震、防腐蚀、防高低温
2）仪器存储工程中应置于包装箱内，放在通风阴凉干燥室温环境下保存
3）不要在超过30°的环境下对仪器充电，长期不用的仪器使用前应再次充电，当指示灯为红色时表示快速充电状态，红色变成绿色表示将要充满，熄灭表示已经充满
4）仪器使用时，指示灯绿色表示可正常使用，为红色则表示需要充电
5）采集数据时，每个工程文件夹最多存储255根桩，超出上限将覆盖前面所测数据
6）实心桩激振点在桩心附近，激振时激振力应垂直于桩身横截面
7）所选激振手锤材质应于被检桩桩长相适应，一般材质约硬，越适合与桩长较短的桩，桩长太长时（超过30米）应借助锤垫进行检测
8）检测采集到的波形应该具有良好的一致性，每组不少于3道有效波形，宜昌建委要求实地检测时每根桩不少于两组波形。
9)桩头疏松或者桩身有浅部缺陷时可在处理掉桩头疏松层或浅部缺陷后重新检测评定其完整性并在报告中注明
10）对于夯扩桩、人工挖孔桩、钻孔扩底桩、沉管灌注复打桩应考虑桩截面变化和护壁变化对测试信号的影响，综合分析波形，确定桩的完整性类别。
四、 桥梁荷载试验中的应变片
4.1工作原理
电阻应变片实质上是一电阻敏感栅，将应变片粘贴到结构上，在感受到被测物应变时电阻值发生变化，试验表明测量部位的相对应变与应变片阻值的相对变化成正比。将电阻应变片作为惠更斯电桥的桥臂，根据惠更斯电桥原理，在发生微应变时，输出电压和应变之间存在下关系式：。由此可知：相邻臂的应变符号一至时应变相抵消，应变符号相反时应变绝对值向叠加，相对臂应变符号一致时应变相叠加，应变符号相反时应变向抵消。利用该规律，正确的布片和组桥既可以提高测量灵敏度被减少误差。同时根据测量系统测得的不同压力下电压值，经处理后换算成应变片的应变值，进而得出该压力作用下的被测构件的应变值。
4.2应变片粘贴步骤
1）选取应变片：根据应变片的初始参数、试件的受力状态、应变梯度、应变性质、工作条件、测试精度综合考虑，对于结构试验采用120质基金属丝应变片，在同一批应变片中剔除电阻丝栅有形状缺陷，片内有气泡霉斑锈点的应变片，选出阻止在的应变片待用
2）选取应变胶：应变胶选择粘结强度高，绝缘性好，化学稳定性及工艺好的产品，特殊情况下考虑特殊要求。常用的有有机胶和无机胶，常温下使用有机胶，无机胶用于高温应变片的粘贴，常规桥梁试验钢结构使用氰基丙烯酸酯粘合剂（502），混凝土结构使用环氧树脂类粘合剂（504、AB胶、914）
3）试件表面处理：用打磨机、锉刀、纱布等工具将结构表面打磨平整，对钢结构要求去除表面污垢、漆层、锈迹，出露金属光泽，并打磨使其表面光洁度大于5，再用纱布打磨成双向45°交叉纹，再用无水酒精棉球单向擦拭贴片处，至棉球洁白；对混凝土表面无浮浆，必要时先进行涂底胶处理，固化后再次打磨
4）测点定位：应变片必须准确的粘贴在结构的应变测点上，粘贴方向必须是需测量的应变方向，可用钢笔在处理好的构件表面画测点定位线
5）应变片粘贴：有引线的一面朝上，用手固定应变片在粘贴部位，另一只手上胶，在应变片的反面和结构上均匀而薄的涂上一层粘结剂，覆盖一层塑料袋纸，用手沿一个方向轻度滚压，以排除气泡和多余的粘合剂，使胶层均匀，确定无气泡后，用1000W以上的电吹风（对502）或红外线灯（对504）对贴有应变片的区域吹风或烘烤，加速固化。固化后清楚应变片周围防潮区以外的多余的粘合剂，再用兆欧表检测应变片和构件之间的绝缘度。桥梁检定规程视应变片的片基材质和标距要求的绝缘值见下表
标距mm
绝缘电阻M
质基
树脂基
小于20
≧500
≧1000
20-100
≧300
≧500
大于100
≧200
≧300
6）固定导线：用502把端子黏贴到应变片引线前方适当的位置，将引线完成半圆形，用电烙铁焊锡将引线焊接在端子上，避免虚焊，剪去多余引线，用导线挂锡的一端将应变片的引线出线压在接线柱上，把电烙铁放在接线柱上，焊锡融化移走烙铁，等待焊锡重新凝固，焊接完成
7)制作保护被，防止应变片受潮或受到机械碰击
4.3注意事项
1）认证检查、分选应变片、保证应变片质量
2）测点基底平整、清洁、干燥、设计应变片能牢固地粘贴到试件上，不脱落、不翘曲、不含气泡
3）粘合剂的电绝缘性好，化学性质稳定，工艺良好、蠕变小、粘结强度高、温湿度影响小，确保粘结质量，并使应变片和试件绝缘，不发生蠕变，保证电阻应变片电阻值稳定
4）粘贴方向和位置准确无误，保证应变片粘贴方向与要测量的应变方向相同
5）做好防潮工作，保证应变片使用过程中不受潮，一确保应变片能准确传递构件应变信息