声波探测技术和地质雷达检测

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3、声波探测技术
影响岩体（石）波速的主要因素：
(1)岩石越致密，岩体声速越高。波速公式中，波速与
密度成反比，但密度增高，弹性模量将有大幅度的增高， 因而波速也将越高。
(2)结构面的存在，使得声速降低。并使声波在岩 体中传播时存在各向异性。垂直结构面方向声速低， 平行于结构面方向声速高。
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4、声波探测仪器设备和使用
换能器的布置方法：
穿透法 室内实验（非同一平面） 现场测试 岩体表面透射直达波 孔间岩体透射直达波
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4、声波探测仪器设备和使用
反射法（同一岩面）
绕射波 剖面法
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4、声波探测仪器设备和使用
测试方法的确定：
测试地点的选择 指定区域、代表性地段，减少工作量
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2、声波的传播规律
二、声波的反射、透射和折射
斯奈尔定律： sin1sin2sirn 1sirn 2
VP1 VP2 Vs1 Vs2
S1
P0
γ1
P1
θ
θ1
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γ2 θ2 P2
S2
2、声波的传播规律
二、声波的反射、透射和折射
入射角和折射角的关系
sin VP1 sin 2 VP2
P0
临界角
主动测试的仪器一般都由发射系统和接收系统两大部分组成。 其中发射系统包括发射机和发射换能器，接收系统包括接收机 和接收换能器。
根据发射和接收换能器 之间的距离l，及声波在岩体中 的旅行时间t ，即可由下式计算 被测岩体的波速V
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4、声波探测仪器设备和使用
中国中铁西南科学研究院有限公司是我国从事岩体声 波探测技术研究的发起单位之一，从1973年引进第一代声波 仪起，先后开发、研制了五代声波探测仪。
岩石的吸收和散射比较严重，因此声波探测对岩体的了解较 为细致而探测范围较小，但具有简便、快速、经济、便于重 复测 试、对测试的岩体(岩石)无破坏作用等优点。所以声波探测 已成为工程与环境检测中不可缺少的手段之一。
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测试方法
声波探测可分为主动测试和被动测试两种工作 方法。
主动测试：
指所利用的声波由声波仪的发射系统或槌击、 爆炸方式产生。主动测试包括波速测定，振幅衰减测 定和频率测定，其中最常用的是波速测定。
sin VP0
P2
VP2
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2、声波的传播规律
考虑垂直入射，θ1 =0 则S1=S2=0
反射系数： nP1 2V2 1V1 P0 2V2 1V1
透射系数： TP2 21V1 P0 2V2 1V1
波阻抗：介质密度
P0
与波速之积。
声波反射条件：
界面上下介质的波阻抗 之差；波阻抗差越大， 反射越强；
3、声波探测技术 影响岩体（石）波速的主要因素：
(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。
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4、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。 声波仪是声波探测使用的仪器。声波仪有多种型号，
声波探测的应用依据：
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.
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1、概述
声波探测技术： 声波探测技术是一种岩石（体）测试技术。用声 波仪测试声源激发的弹性波在岩体(岩石)中的传 播情况，借以研究岩体(岩石)的物理性质和构造 特征的方法，称为声波探测。
问题：波阻抗差为零时，如何？精品课件
波阻抗
S1
γ1 θ1
P1
1 V1
2 V2
γ2 θ2 P2
S2
3、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：
Vp
2G
E(1) (1)1(2)
Vs
G
E
2(1)
V R0 .81 7 1 .122 (1 E )0 .81 7 1 .12 V s
声波探测技术和地质雷达检测
水工结构2班 顾浩钦 1030202035
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2011年5月
2
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1、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 ）
波动是物质运动的一种形式，声波是波动中机械波的一种， 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。
被动测试：
被动测试的声波则是岩体遭受自然界的或其它 的作用力时，在变形或破坏过程中由它本身发出的。
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应用
1．利用声波参数结合地质因素，对工程岩体进行分类、分级；
2．利用声波探测技术评价地下工程围岩的稳定性，包括围岩松 弛带范围的测定和围岩稳定性的定期观测；
3．利用声波探测技术，进行工程地质勘探钻孔及孔间地质剖面 分层，确定风化层厚度，为设计开挖及处理提供依据； 4．岩石和岩体的物理力学性质的测定。如动弹性模量、泊松比 等； 5．岩体中存在缺陷，如构造断裂、岩溶洞穴的位置、规模，张 开裂缝的延伸方向和长度的探测； 6．工程岩体施工及加固措施效果的检测，如爆破、喷锚支护、 注浆的质量检查。
对测孔的要求 测量和记录孔的位置和相关信息
表面的处理 耦合剂
换能器和被测表面良好接触 探测频率的选择：20KHz
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5、声波探测技术应用的应用 地质、岩土、结构工程
1 地质工程： 1）围岩松弛带的测试
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5、声波探测技术应用的应用
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5、声波探测技术应用的应用 1 地质工程： 2）评价完整性程度，估算岩体强度。
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4、声波探测仪器设备和使用
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4、声波探测仪器设备和使用
电声换能器的工作原理
换能器种类繁多，性能各异。声 波探测使用的是电声换能器，它是声波仪 的重要组成部分。
发射换能器：可以将发射机送来的
电能转换为弹性振动形式的机械能， 从而产生声波和超声波。
接Leabharlann Baidu换能器：将接受到的岩体中
的弹性波转换为电能，然后输送给 接收机。
特点 声波探测技术属于无损检测的方法，因此具有其 他破坏性实验没有的优点。
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1、概述
声波探测技术和地震勘探一样，也是利用岩石弹性的物 探方法，而且都以弹性理论作为本方法的理论基础。
区别： 声波探测所利用的是频率大大高于地震波的声波或
超声波，其频率一般为一千赫兹至几兆赫兹。 与地震勘探相比，由于声波的频率高、波长短、受