基桩声波透射法检测技术的应用研究

取混凝 土 介 质 的泊 松 比 ＝０２～０３ ＞ ＞ ． ．， ＇ 。在 超声 波探 测 的波 速为纵 波 速度 ＇， 波 为声波 ／ ３ ／ 纵 ３
测试 的初至波 。 １２ 声 学参数 与混凝 土质量 的关 系 ．
当传 播 路径 遇 到混 凝 土有 缺陷 时 ， 断 裂 、 缝 、 如 裂
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铁 道 建 筑
２ ０
Ｒａ ｌ ｙ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｉ ｗａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｄｅ ｅ ｅ ， ０ ７ ｃ ｍｂ ｒ ２ ０
文 章 编 号 ：０ ３１９ （０ ７ １．０ ００ １０ ．９５ ２ ０ ）２０２ ．３
基 桩 声 波 透 射 法 检 测 技 术 的 应 用 研 究
（ １。 表 ）
表 １ 声 波 穿过 不 同缺 陷 程 度混 凝 土 的 声 学 参数 差 异
混 凝 土 质 量 声 时 声 幅 频 率 波 形
凝土视 为弹性 体 ， 载信息 的是 弹性 声 波。 承
良好 离 析
均 匀 、 突 变 振 幅大 、 减 少 高 频 成 分 多 无 衰 增 大 衰 减 高 频 衰减
２０ ０ ７年 第 ｌ ２期
基 桩 声 波 透 射 法 检 测技 术 的 应用 研 究
２ ｌ
学 、 确评 判 。 准
２ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 形 采集 与 分 析
２ １ 波 形 采 集 ．
１ 受施工环 境 、 业条 件及施 工技术 控制 的影响 ， ） 作
很难做 到声 测管之 间准 确地平行 。通 常 以管 顶间距作
给施 工 质 量 的 控 制 带 来 很 大 的 困 难 ， 用 适 当 的 检 测 采
引入 边界条 件为无 限体或半 无 限体 介质 中声 波传
播 速 度 公 式 ’ ： 纵波 波速 ： ＝
．
１ Ｅ（
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（） １
厂——— —一
手段 ， 方能及 时发 现 隐患 ， 到 工程 质量 的有 效 控 制 。 做
近 年 来 ， 梁 基 桩 的 质 量 控 制 已 得 到 有 关 部 门 的 高 度 桥 重 视 ， 路 工 程 桥 梁 基 桩 的 无 损 检 测 率 达 到 １０％ 。 铁 ０
横波： √南 波速 ＝
２ ）
（） ３
表波速 面波 ： ＝
√
对于桥梁 灌注桩 基 础 ， 用声 波透 射法 进 行 检测 采 是一 种行之有 效 的方 法 。该 方法是 用声 波换能 器在预
振 动 ， 成 机 械 波 。 在 混 凝 土 中进 行 声 波 探 测 时 ， 混 形 把
夹 泥和密 实度差 等 ， 波 要绕 过 缺 陷或在 传 播 速度 较 声 慢的介 质 中通 过 ， 波将 发 生 衰 减 ， 成 传 播 时 间 延 声 造 长， 使声 时增 大 ， 算 声 速 降 低 ， 幅 减 小 ， 形 畸 变 计 波 波
胡在 良 ， 李晋 平 ， 张佰 战 ， 承 全 董
（ 铁道 科 学 研 究 院 铁 道 建筑 研 究 所 ， 京 １０ ８ ） 北 ００ １
摘要： 简述 了声波传播 机理 、 波形特征 以及各 声 学参数 变化 与 混凝 土质 量 的对 应 关 系。结合 声 ． ２５ｍ基 桩 工程 实例 ， 论证 了通过 缺 陷混凝土 的各声 学参数 变化 趋 势与特 征 ， 对基 桩缺 陷程度 进行 分析 与评 判 ，
随 着 仪 器 采 集 功 能 逐 步趋 向 自动 化 以 及 分 析 软 件 的 智
已知 ， 则混凝 土 的 ＇ ／ ３ 和 ＇ ／ ３ 为定值 ， 凝 土 的弹性 特 征 混
愈强 ， 度 、 实度 愈高 ， 波速愈 高 。 强 密 则
能化 ， 虽然 操作越来 越 简单 ， 对工程 技术人 员提 出 了 却 更高 的要求 。本文 通 过对 声 波 的传 播 机理 的分 析 ， 结 合工 程实例探 讨 了声 波检 测技 术 与 方 法 ， 对灌 注 桩声 波透 射法检 测技术 的应用 ， 具有 一定参考 价值 。
先 埋 设 在 桩 中 的 声 测 管 中 沿 桩 长 进 行 逐 点 探 测 ， 过 通
式中， 、 Ｅ、 １ 别 为 混 凝 土 的 弹 性 模 量 、 松 比 ０分 泊 及 密 度 。 当 混 凝 土 的 弹 性 模 量 Ｅ、 松 比 及 密 度 １ 泊 ０
每个剖 面各 点 声 学 参 数 的变 化 ， 合 评 判 桩 身 质 量 。 综
波 形 规则 畸 变
显著增大
收 稿 日期 ：０ ７ ０ —４ 修 回 日期 ：０ ７ ０ —０ ２ ０ —６２ ； ２０ —９２
明显衰减
频 率低
作 者 简 介 ： 在 良（９８ ）男 ， 胡 １７ 一 ， 内蒙 古 呼 和 浩 特人 ， 究 实 习 员 ， 士 。 研 硕
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为整 个剖面 的声波 传 播距 离 ， 距 变化 直 接 导致 声速 管 变化， 采用 概率法判 断桩 身混 凝 土 缺 陷时 便会 导 致分 析误 判 。在 桩 身 质量 分 析 时 应 结合 Ｐ Ｉ 辅 助判 据 及 Ｓ） 仪器 纠偏功 能 ， 在一 定程 度 上 降 低 了管距 误 差 带来 的
与钻芯验 证结果 吻合 。
关键 词 ： 波透射 法 混凝土 灌注桩 声 学参 数 缺 陷 对比验证 声
中 图 分 类 号 ：Ｕ ７ ． Ｔ ４３１ ６ 文 献 标 识 码 ： Ｂ
１ １ 纵 波 、 波 、 面 波 ． 横 表
Ｏ 前 言
铁 路桥梁 基础采用 的大直 径灌 注桩 ， 有桩 径大 、 具 桩长长 、 承载力 大等特 点 。基 桩属 于地下 隐蔽工程 ， 这
１ 声 波 测试 技 术 的 理 论 基 础
声波透 射法 的实 质是 在 被 测 物体 中 ， 用声 波 的 利 传 播速度或 振 幅的衰 减规 律 取 得 数据 ， 通 过计 算 求 再 出所 需的声 学参 数 。在 弹性 介 质 中 ， 点 做机 械 振 动 质 时， 由于弹性 力 的相 互作用 ， 引起 与其相 邻 的质点产 生