基桩超声检测教程参考课件
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《基桩超声检测教程》PPT课件
就能判别测区内混凝土存在缺陷的性质、大小及空间位置和参考强
度。
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9
混凝土的声学参数
◆声时值（声速值） 由于混凝土缺陷主要是由于灌注时混入泥浆或混入
自孔壁坍落的泥、砂所造成的，缺陷区的夹杂物声速较 低，或声阻抗明显低于混凝土的声阻抗。因此，超生脉 冲穿过或绕过缺陷时，声时值增大。增大的数值与缺陷 的尺度大小有关，所以声时值是判断缺陷有无和计算缺 陷大小的基本物理量。
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检测依据
1、《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004） 2、《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2003 J256-2003） 3、《港口工程桩基动力检测规程》（JTJ 249-2001） 4、《铁路工程基桩检测技术规程》（TB 10218-2008）
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◆检测仪：一发一收、一发多收；发射最大 电压值不小于1000V，可调。 ◆传感器：径向振动换能器；径向水平面无 指向性；1MPa水压下能正常工作；直径； 导线有长度标注。
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14
声测管埋设技术
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声测管埋设技术
◆D≤1500mm，按等边三角形布置埋设三根声测管；D＞ 1500mm，按正方形布置埋设四根声测管。 ◆采用金属管，内径比换能器外径大15mm，采用螺纹连接， 不漏水。 ◆牢固焊接或绑扎在钢筋笼内侧，相互平行、定位准确，埋设至 桩底，管口高出桩顶300mm以上。管底封闭，管口加盖。 ◆以路线前进方向的顶点为起始点，按顺时针方向进行编号、分 组。
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检测原理
◆当混凝土内存在不连续界面时，缺陷面形成波阻抗界面，产生波 的透射和反射，使接收到的透射波能量明显降低；
◆当混凝土内存在松散、蜂窝、孔洞等缺陷时，将产生波的散射和 绕射；
最新基桩超声波法检测
零声时问题
电延迟时间：从声波仪电路原理可知，发出触发 电脉冲并开始计时的瞬间到电脉冲开始作用到压电体 的时刻，电路中有些触发、转换过程。这些电路转换 过程有短暂延迟的响应。
电声转换时间：在电脉冲加到压电体瞬间到产生 振动发出声波瞬间有电声转换的延迟。接收换能器也 类似。
声延迟：换能器中压电体辐射出的声波并不是直 接进入被测体，而是先通过换能器壳体或夹心式换能 器的辐射体，再通过耦合介质层，然后才进入被测体。 这三部分延迟构成了仪器测读时间t1与声波在被测体 中传播时间t的差异。声波在被测物体中的传播时间t
特点：准确程度高，漏判概率低，但可能出现误判
波形的变化与混凝土质量 由于声波脉冲在缺陷界面的反射和折射，形 成波线不同的波束，这些波束由于传播路径 不同，或由于界面上产生波形转换而形成横 波等原因，使得到达接收换能器的时间不同 ，因而使接收波成为许多同相位或不同相位 波束的叠加波，导致波形畸变。实践证明， 凡超声脉冲在传播过程中遇到缺陷，其接收 波形往往产生畸变，所以波形畸变程度可作 为判断缺陷程度的参考依据。
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长
超声波桩基检测技术培训.pptx
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图1-11 流体界面上声波的反射与折射
图1-12 固体界面上声波的反射与折射
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以上情况可以在流体（气体、液体）的分界面看到。在这种情况下，介质中只有单一的波-纵波出现。 在固体介质分界面的情况则复杂一些。当一种波（例如纵波）入射到固体分界面时，不仅波方向发生变化且波型也发生变化，分离为反射纵波、反射横波，折射纵波和折射横波。各类波的传播方向（即反射角与折射角）各不相同，如图1-12所示。
三、声波在介质界面的反射与透射
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1、垂直入射（1）单一的平面界面 当平面波垂直入射到一个光滑平面界面时，将产生一个与入射波方向相反的反射波和一个与入射波方向相同的透射波（图1-10）。这是波入射到界面上时最简单的情况。
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第34页/共130页
采用超声脉冲检测混凝土缺陷的基本依据是，利用脉冲波在技术条件相同（指混凝土的原材料、配合比、龄期和测试距离一致）的混凝土中传播的时间（或速度）、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变化来判定混凝土的缺陷。
一、超声波法检测混凝土缺陷的基本原理
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超声脉冲波在混凝土中传播速度的快慢，与说，声速高则混凝土密实，相反则混凝土不密实。当有空洞或裂缝存在时，便破坏了混凝土的整体性，超声脉冲波只能绕过空洞或裂缝传播到接收换能器，因此传播的路程增大，测得的声时必然偏长或声速降低。
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图1-11 流体界面上声波的反射与折射
图1-12 固体界面上声波的反射与折射
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增大入射波的入射角，则折射波的折射角亦随之增大。如果入射波是纵波，且ν1p<ν2p则由（1.15）式可知，θp>ip,即折射角大于入射角。当ip增大，θp也增大，当θp＝90°时，此时的入射角叫第一临界角，用符号i 1；表示。显然，当入射角大于第一临界角时，第二种介质中只有折射横波存在，如图1-13。这是一种获得横波的方法。 第一临界角 (1.18) 当θ=90°时，此时的入射角叫第二临界角，用符号i 2表示，如图1-14。 第二临界角 (1.19)
图1-11 流体界面上声波的反射与折射
图1-12 固体界面上声波的反射与折射
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以上情况可以在流体（气体、液体）的分界面看到。在这种情况下，介质中只有单一的波-纵波出现。 在固体介质分界面的情况则复杂一些。当一种波（例如纵波）入射到固体分界面时，不仅波方向发生变化且波型也发生变化，分离为反射纵波、反射横波，折射纵波和折射横波。各类波的传播方向（即反射角与折射角）各不相同，如图1-12所示。
三、声波在介质界面的反射与透射
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1、垂直入射（1）单一的平面界面 当平面波垂直入射到一个光滑平面界面时，将产生一个与入射波方向相反的反射波和一个与入射波方向相同的透射波（图1-10）。这是波入射到界面上时最简单的情况。
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采用超声脉冲检测混凝土缺陷的基本依据是，利用脉冲波在技术条件相同（指混凝土的原材料、配合比、龄期和测试距离一致）的混凝土中传播的时间（或速度）、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变化来判定混凝土的缺陷。
一、超声波法检测混凝土缺陷的基本原理
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超声脉冲波在混凝土中传播速度的快慢，与说，声速高则混凝土密实，相反则混凝土不密实。当有空洞或裂缝存在时，便破坏了混凝土的整体性，超声脉冲波只能绕过空洞或裂缝传播到接收换能器，因此传播的路程增大，测得的声时必然偏长或声速降低。
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图1-11 流体界面上声波的反射与折射
图1-12 固体界面上声波的反射与折射
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增大入射波的入射角，则折射波的折射角亦随之增大。如果入射波是纵波，且ν1p<ν2p则由（1.15）式可知，θp>ip,即折射角大于入射角。当ip增大，θp也增大，当θp＝90°时，此时的入射角叫第一临界角，用符号i 1；表示。显然，当入射角大于第一临界角时，第二种介质中只有折射横波存在，如图1-13。这是一种获得横波的方法。 第一临界角 (1.18) 当θ=90°时，此时的入射角叫第二临界角，用符号i 2表示，如图1-14。 第二临界角 (1.19)
基桩超声波法检测教材
介质质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称为横波，又称为S波。 是依靠使介质产生剪切变形引起的剪切力变化而传播的，它和介质的剪 切弹性相关。由于液体、气体无一定形状，不具备切变弹性，不能承受
剪切应力，所以横波只能在固体介质中传播。
固体介质表面受到交替变化的表面张力作用，介质表面质点发 生相应的纵向振动和横向振动，结果使质点做这两种振动的合成运 动，即绕其平衡位置作椭圆运动，该质点的运动又波及相邻质点， 而在介质表面传播，这种波称为表面波，又称R波。表面波传播时， 质点振动的振幅随深度的增加迅速减少，当深度超过2倍的波长时， 振幅已很小了。表面波也只能在固体中传播。
检测前的准备工作
按照《JGJ 106 —2003规范》要求，安排检测工 作程序。调查、收集待检工程及受检桩的相关技术 资料和施工记录。 将伸出桩顶的声测管切割到同一标高，测量管口 标高，作为计算各测点高程的基准。 向管内注入清水，封口待检。 在放置换能器前，先用直径与换能器略同的圆 钢作吊绳。检查声测管的通畅情况。 用钢卷尺测量桩顶面各声测管之间外壁净距。
零声时问题
电延迟时间：从声波仪电路原理可知，发出触发 电脉冲并开始计时的瞬间到电脉冲开始作用到压电体 的时刻，电路中有些触发、转换过程。这些电路转换 过程有短暂延迟的响应。 电声转换时间：在电脉冲加到压电体瞬间到产生 振动发出声波瞬间有电声转换的延迟。接收换能器也 类似。 声延迟：换能器中压电体辐射出的声波并不是直 接进入被测体，而是先通过换能器壳体或夹心式换能 器的辐射体，再通过耦合介质层，然后才进入被测体。 这三部分延迟构成了仪器测读时间t1与声波在被测体 中传播时间t的差异。声波在被测物体中的传播时间t = t1 - t0
几种声学参数的比较
声速的测试值较为稳定，结果的重复性较好，受非缺陷因素的影响小，在同一桩的 不同剖面以及同一工程的不同桩之间可以比较，是判定混凝土质量的主要参数，但声 速对缺陷的敏感性不及波幅。 接收波波幅（首波幅值）对混凝土缺陷很敏感，它是判定混凝土质量的另一个重 要参数。但波幅的测试值受仪器系统性能、换能器耦合状况、测距等诸多非缺陷因素 的影响，它的测试值没有声速稳定，目前只能用于相对比较，在同一桩的不同剖面或 不同桩之间往往无可比性。 接收波主频的变化虽然能反映声波在混凝土中的衰减状况，从而间接反映混凝土 质量的好坏，但声波主频的变化也受测距、仪器设备状态等非缺陷因素的影响，因此 在不同剖面以及不同桩之间的可比性不强，只用于同一剖面内各测点的相对比较，其 测试值也没有声速稳定。因此，目前主频漂移指标仅作为声速、波幅的辅助判据。 接收波形也是反映混凝土质量的一个重要方面，它对混凝土内部的缺陷也较敏感 ，在现场检测时，除逐点读取首波的声时、波幅外，还应注意观察整个接收波形态的 变化，作为声波透射法对混凝土质量进行综合判定时的一个重要的参考，因为接收波 形是透过两声测管间混凝土的声波能量的一个总体反映，它反映了发、收换能器之间 声波在混凝土各种声传播路径上的总体能量，其影响区域大于直达波（首波）。
超声波基桩检测_第三章灌注桩超声波检测
第三章灌注桩超声波检测第一节检测方法第二节检测参数与混凝土质量第三章灌注桩超声波检测第三章灌注桩超声波检测检测方法第一节检测方法（1）设置声测管（2）检测前的准备（3）检测要求（4）桩内跨孔透射法检测（5）桩内单孔法检测第三章灌注桩超声波检测检测方法（1）设置声测管(1)——建筑桩径D≤800mm时，埋设两根声测管800mm＜桩径D ≤2000mm时，埋设三根声测管桩径D＞2000mm时，埋设四根声测管第三章灌注桩超声波检测检测方法（1）设置声测管(1)——交通桩径不大于1500mm时，埋设三根声测管大于1500mm时，埋设四根声测管第三章灌注桩超声波检测检测方法（1）设置声测管(2)——声测管尺寸目前常用频率为30－60kHz 的圆管型径向辐射换能器，其直径一般30mm 左右或更小。
规范规定声测管内径比换能器直径宜大10－20mm，因此，一般选用40 号钢管（外径48mm，内径42mm）或50 号钢管（外径60mm，内径54mm）。
由于钢管均是6m一段，需要将一段段钢管联接起来。
第三章灌注桩超声波检测检测方法（1）设置声测管(2)——连接方式连接方式主要有套筒连接、螺纹连接、对接焊连接三种方式，最常用的方式是套筒连接，效果比较好。
要求：有足够的强度，保证声测管不致受力弯曲脱开；连接部位应当密实不渗漏，保证在浇灌混凝土时不渗漏水泥沙浆。
第三章灌注桩超声波检测检测方法（1）设置声测管(2)——套筒连接选一段长80mm 左右的钢套筒，套筒内径略大于声测管外径，将两根声测管套起来，用电焊将套筒与声测管上下两端焊结起来。
既要保证焊结不渗漏，又不要将声测管焊通，阻塞换能器的上下移动。
第三章灌注桩超声波检测检测方法（1）设置声测管(2)——交通•宜采用金属管•内径比换能器外径大15mm•管底应密封，管口应加盖•管的连接宜采用螺纹连接•且不漏水路线前进方向为起始点，顺时针编号，两个编号为一组第三章灌注桩超声波检测检测方法（1）设置声测管(3)声测管预先固定在钢筋笼内。
《建筑基桩检测技术规范》培训讲义——超声波法200310
/《建筑基桩检测技术规范》培训讲义——超声波法陈久照编广东省建筑科学研究院2003-10-29目录1概述 (4)2 适用范围 (5)2.1 声波透射法检测混凝土灌注桩的几种方式 (5)2.1.1桩内跨孔透射法 (5)2.1.2桩内单孔透射法 (5)2.1.3桩外孔透射法 (5)2.2关于用声波透射法测试声速来推定桩身混凝土强度的问题 (6)3仪器设备 (8)3.1混凝土超声仪 (8)3.1.1超声仪的功能 (8)3.1.2混凝土超声仪的技术要求 (8)3.1.3声波仪的校验与维护 (10)3.2 声波换能器 (12)3.2.1 声波换能器的功能 (12)3.2.2 换能器的主要技术指标 (13)3.2.3 换能器的技术要求 (16)3.2.4 换能器的使用与维护 (16)4 现场检测 (19)4.1声测管的埋设及要求 (19)4.1.1声测管埋设数量及布置 (19)4.1.2声测管管材、规格、连接 (20)4.1.3声测管的连接与埋没 (21)4.1.4声测管的其他用途 (22)4.2现场检测 (23)4.2.1测试系统的延时 (23)4.2.2检测前的准备工作 (24)4.2.3检测前对混凝土龄期的要求 (25)4.2.4检测步骤 (25)5检测数据分析与结果判定 (30)5.1测试数据的整理 (30)5.1.1声学参数的计算和波形记录 (30)5.1.2绘制声参数~深度曲线 (31)5.2数据分析与判断 (31)5.2.1波速判据 (31)5.2.2 PSD判据（斜率法判据） (38)5.2.3波幅判据 (39)5.2.4主频判据 (40)5.2.5实测声波波形 (40)5.3桩身混凝土缺陷的综合判定 (40)5.3.1综合判定的必要性 (40)5.3.2综合判定的方法 (41)5.3.3混凝土灌注桩的常见缺陷性质与声学系数的关系 (43)5.3.4桩身混凝土均匀性的评价 (44)5.4声测管的斜管测距修正 (44)5.4.1斜管问题 (44)5.4.2对斜管测距的修正 (45)5.5对桩身缺陷纵向尺寸检测精度的影响因素 (48)6检测报告 (50)7声波透射法检测混凝土灌注桩工程实例分析 (51)7.1概述 (51)7.2工程实例及分析 (51)7.2.1工程实例1 (51)7.2.2工程实例2 (55)7.2.3工程实例3 (58)7.2.4工程实例4 (63)7.2.5工程实例5 (67)1概述声波检测一般是以人为激励的方式向介质（被测对象）发射声波，在一定距离上接收经介质物理特性调制的声波（反射波、透射波、散射波）。
基桩超声波检测
第二章 超声波检测系统的基本概念
超声波仪
智能化超声仪应具备的特点
• • • • • • • 自动采用适当的放大倍数 自动判读参数（声时，声幅，频率等） 灵活高效的显示与记录方式 实时快速的现场分析功能 方便的数据管理（原始数据与结果） 兼顾通用性与专用性 友好的界面
第二章 超声波检测系统的基本概念
零时校正与误差
第三节
零时校正与误差
• 零时校正的由来 • 零时校正的方法与误差
第二章 超声波检测系统的基本概念
零时校正与误差
零时校正的由来
• 发射机的延迟 • 发射换能器的延迟 • 接受换能器的延迟
第二章 超声波检测系统的基本概念
零时校正与误差
零时校正的方法
• • • • • 发射接收换能器直接对测 测定标准棒 时距法测定空气中的声速 平测时测定声速与零时距 径向换能器水中测定声速
1
1 2 2(1 )
Vs V p
估算γ，实测Vp 其实质相当于估算Vs
第一章 超声波的基本概念
基本参量：声速
2.声速与材料的结构特性
• 材料的尺寸 • 材料中各种成分的组成 • 空隙率 • 缺陷
第一章 超声波的基本概念
基本参量：声幅
声幅：反映材料衰减特性的参数
相关物性
E
2 Vp 2Vs2 2 2(V p Vs2 )
V p2 (3V p2 4Vs2 ) V p2 Vs2
1 G E 2(1 )
第一章 超声波的基本概念
基本参量：声速
实测Vp 和ρ，估算γ，计算混凝土的弹性参数
E
2 Vp (1 ) (1 2 )
基桩超声波检测
超声波桩基检测培训课件
8/5/2024
6
超声波桩基检测
各种声波的频率范围（Hz）
在混凝土中超声检测使用的频率一般在20KHz～200KHz范围内。
8/5/2024
7
超声波桩基检测
2、谐振动 物体在一定位置附近作来回重复运动称为振动，例如摆的运动、汽缸中活塞的运动、弹簧振子的运动等，这些是可以直接看到的振动。又例如一切发声体的运动、在高频电压激励下压电晶体的运动，这些是不易或不能直接看到的振动。 相互间由弹性力联系着的质点所组成的物质，称为弹性介质。需要进行超声检验的大量固体构件都是弹性介质。弹性介质是由相互间用小弹簧联系着的质点所组成。如图1-1所示。若这种介质中任何一个质点离开了平衡位置，则会产生使它恢复到平衡位置的力，这就是弹性力。
8/5/2024
17
超声波桩基检测
图1-5纵波
8/5/2024
18
超声波桩基检测
(2) 横波：介质质点的振动方向与波的传播方向垂直，这
种波称为横波，例如绷紧的绳子上传播的波就是横波，
如图1-6所示。横波又常称“ S”波。
横波的传播是使介质产生剪切变形时引起的剪切应
力变化而传播的，因此和介质的切变弹性有关。由于液
8/5/2024
28
超声波桩基检测
(1．8)式表示，在波线上任意一点（距原点距离为x）处的质点在任一瞬时的位移，即沿x轴方向前进的平面余弦的波动方程。 波在一个周期T内（或者说质点完成一次振动）所传播的路程为波长，用表示。根据周期和波速的定义，三者关系为： =νT (1.9) 因为周期T与频率f互为倒数，所以(4.1.9)式也可写为： (1.10) 这是波速、波长、频率间的基本关系。
8/5/2024
13
超声波桩基检测
6
超声波桩基检测
各种声波的频率范围（Hz）
在混凝土中超声检测使用的频率一般在20KHz～200KHz范围内。
8/5/2024
7
超声波桩基检测
2、谐振动 物体在一定位置附近作来回重复运动称为振动，例如摆的运动、汽缸中活塞的运动、弹簧振子的运动等，这些是可以直接看到的振动。又例如一切发声体的运动、在高频电压激励下压电晶体的运动，这些是不易或不能直接看到的振动。 相互间由弹性力联系着的质点所组成的物质，称为弹性介质。需要进行超声检验的大量固体构件都是弹性介质。弹性介质是由相互间用小弹簧联系着的质点所组成。如图1-1所示。若这种介质中任何一个质点离开了平衡位置，则会产生使它恢复到平衡位置的力，这就是弹性力。
8/5/2024
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超声波桩基检测
图1-5纵波
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超声波桩基检测
(2) 横波：介质质点的振动方向与波的传播方向垂直，这
种波称为横波，例如绷紧的绳子上传播的波就是横波，
如图1-6所示。横波又常称“ S”波。
横波的传播是使介质产生剪切变形时引起的剪切应
力变化而传播的，因此和介质的切变弹性有关。由于液
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超声波桩基检测
(1．8)式表示，在波线上任意一点（距原点距离为x）处的质点在任一瞬时的位移，即沿x轴方向前进的平面余弦的波动方程。 波在一个周期T内（或者说质点完成一次振动）所传播的路程为波长，用表示。根据周期和波速的定义，三者关系为： =νT (1.9) 因为周期T与频率f互为倒数，所以(4.1.9)式也可写为： (1.10) 这是波速、波长、频率间的基本关系。
8/5/2024
13
超声波桩基检测
《桩的超声波检测》课件
超声波检测的特点
A
无损检测
超声波检测是一种无损检测技术，不会对被检 测物体造成损伤。
高精度
由于超声波的频率较高，其检测精度也相 应较高，能够检测出较小的缺陷和内部结 构变化。
B
C
适用范围广
超声波检测适用于各种材料和结构的检测， 如金属、混凝土、玻璃等。
对环境要求低
超声波检测不受环境温度和湿度的影响，可 以在各种环境下进行检测。
进行现场检测。
案例的检测结果分析
1 2
案例一
通过超声波检测，发现桩身存在裂缝和空洞，经 过分析，确定产生原因为施工不当。
案例二
通过超声波检测，发现桩身存在不均匀沉降和裂 缝，经过分析，确定产生原因为地质条件复杂。
3
案例三
通过超声波检测，发现桩身存在空洞和离析现象 ，经过分析，确定产生原因为材料质量不达标。
D
03 桩的超声波检测技术
桩的超声波检测方法
01
02
03
脉冲反射法
通过发射超声波到桩体内 ，当遇到不同介质时，会 产生反射波，通过接收反 射波来判断桩体的质量。
穿透法
通过发射超声波到桩体内 ，当超声波穿透整个桩体 后，通过接收到的信号来 判断桩体的质量。
共振法
通过调整超声波的频率， 使桩体产生共振，通过共 振信号来判断桩体的质量 。
实际工程案例介绍
案例一
某高速公路桥梁桩基工程
案例二
某大型住宅楼桩基工程
案例三
某铁路隧道桩基工程
案例的超声波检测过程
案例一
01
确定检测方案，布置测线，选择合适的仪器和探头，进行现场
检测。
案例二
02
根据工程要求，制定检测方案，选择合适的仪器和探头，进行
基桩检测培训课件(声波透射法)
建筑工程地基基础测试技术
（超声波检测）
第二章 声波透射法检测
2.1 概述
一、超声波检测概况 超声波（简称声波）透射法检测是弹性波测试方
法的一种，其理论基础建立在固体介质弹性波的传 播理论上，以人工激振的方法向介质（岩石、岩 体、混凝土构筑物）发射声波，在一定的空间距离 上接收介质传播后的声波，通过观测和分析声波在 不同介质中的传播速度、振幅、频率等声学参数， 解决有关岩土工程中问题。
如从水中向混凝土中入射时
入射波速小于透射波速时的临界现象
V p1
V p1
Vs1
V p2
Vs2
sin(ip) sin( p) sin( s) sin( p) sin( s)
• 第一临界角（无透射纵波）
p 90
• 第二临界角（无透射波）
s 90
i1 sin 1( Vp1 ) Vp2
i2 sin 1( Vp1 ) Vs2
—介质的密度（kg/m3）；
E —介质的弹性模量（MPa）；
G —介质的剪切模量（Mpa）；
Vp —介质的纵波速度（m/s）； Vs —介质的横波速度（m/s）； VR —介质的瑞利波速度（m/s）。
结论：纵波波速 > 横波波速 > 面波(瑞利波)波速；
2.声速与材料的结构特性 • 材料的尺寸 • 材料中各种成分的组成 • 空隙率 • 缺陷
1Bel=10dB L 10log I 单位为分贝(dB)
I0
如炮声声强 1瓦/米2 ，声强级120分贝。 有的地方规定户外声音不得大于100分贝。
圆盘形换能器的指向性（轴线）
N 近场D区长2 度：
4 4
换能器的指向性
sin (1.221 ) 0
（超声波检测）
第二章 声波透射法检测
2.1 概述
一、超声波检测概况 超声波（简称声波）透射法检测是弹性波测试方
法的一种，其理论基础建立在固体介质弹性波的传 播理论上，以人工激振的方法向介质（岩石、岩 体、混凝土构筑物）发射声波，在一定的空间距离 上接收介质传播后的声波，通过观测和分析声波在 不同介质中的传播速度、振幅、频率等声学参数， 解决有关岩土工程中问题。
如从水中向混凝土中入射时
入射波速小于透射波速时的临界现象
V p1
V p1
Vs1
V p2
Vs2
sin(ip) sin( p) sin( s) sin( p) sin( s)
• 第一临界角（无透射纵波）
p 90
• 第二临界角（无透射波）
s 90
i1 sin 1( Vp1 ) Vp2
i2 sin 1( Vp1 ) Vs2
—介质的密度（kg/m3）；
E —介质的弹性模量（MPa）；
G —介质的剪切模量（Mpa）；
Vp —介质的纵波速度（m/s）； Vs —介质的横波速度（m/s）； VR —介质的瑞利波速度（m/s）。
结论：纵波波速 > 横波波速 > 面波(瑞利波)波速；
2.声速与材料的结构特性 • 材料的尺寸 • 材料中各种成分的组成 • 空隙率 • 缺陷
1Bel=10dB L 10log I 单位为分贝(dB)
I0
如炮声声强 1瓦/米2 ，声强级120分贝。 有的地方规定户外声音不得大于100分贝。
圆盘形换能器的指向性（轴线）
N 近场D区长2 度：
4 4
换能器的指向性
sin (1.221 ) 0
5、超声波桩基检测技术培训131页PPT
1、垂直入射
（1）单一的平面界面
当平面波垂直入射到一个光滑平面界面时， 将产生一个与入射波方向相反的反射波和一个与 入射波方向相同的透射波（图1-10）。这是波入 射到界面上时最简单的情况。
先讨论入射波、反射波和透射波声压之间的关系。
在界面上，用反射波声压pr与入射波声压p0的比值表示
声压反射率R，即：
声波法透射法的基本原理
声波：是在介质中传播的机械波，依据波动频率 的不同分为：
次声波：0～2×101Hz 可闻声波：2×101Hz～2×104Hz 超声波：2×104Hz～1010Hz 特超声波：＞1010Hz 用于混凝土声波透射法检测的声波频率一般为： 2×104Hz～2.5×1010Hz
同样依据质点振动方向与波的传播方向的可分为： 纵波、横波及表面波。
鉴于目前高重建筑、公路桥梁工程大量使用大 直径桩和超长桩，该方法将越来越多的使用在基桩 的检测中。
分四个部分讲解：
声学理论 检测技术 测试方法 工程实例
第一部分 基本原理
波动与声波的概念 声波在介质中的传播速度 声波在介质界面上的反射与透射 声波在传播过程中的衰减 混凝土中的声波特性
2019年地基基础检测培训班
声波透射法检测桩身完整性
声波透射法（超声波法）：
在桩身预埋一定数量的声测管，通过水的耦合 ，超声波从一根声测管中发射，在另一根声测管中 接收，或单孔中发射，可以测出被测混凝土介质的 参数。由于超声波在混凝土中遇到缺陷时会波产生 绕射、反射和折射，因而达到接收换能器时，根据 声时、波幅及主频等特征参数的变化来判别桩身的 完整性。
所以入射角等于反射角（i=β ）。
折射定律：入射角（i）的正弦与折射角（θ ）
的正弦之比等于入射波与折射波速度之比，即：
基桩检测技术培训教材PPT(大量图例)
波形显示4.5m处同相反射明显，并伴有9m，14m等后继多次 反射，判为Ⅲ/Ⅳ类桩。 经开挖验证，4.5m左右局部离析、露筋，截面缺陷1/4-1/3。
第2章 低应变动力检测
5、杭州下沙某高校，钻孔灌注桩，Φ800，33m，C30 处理前： 波形反应在1.5-2m处有严 重缺陷，判为Ⅲ类桩。 经开挖证实2m处严重夹 泥达一半桩径。 处理后： 经凿除后再进行复测， 桩身完整，判为Ⅰ类桩。
（1）在自由端完整桩中的传播（空气中）
模型1：
结论： 同相
第2章 低应变动力检测
2、应力波论： 同相
第2章 低应变动力检测
2、应力波传播模型 （1）在自由端完整桩中的传播（空气中）
桩模型：
第2章 低应变动力检测
（1）在自由端完整桩中的传播（空气中）模型表明
第3章 高应变动力检测
三、关键要点
3、桩头处理示意图
第3章 高应变动力检测
三、关键要点
4、传感器安装：
（1）桩侧表面对称安装加速 度传感器、力传感器各2个 （2）距桩顶高度≮2D（大直 径桩≮1D） （3）传感器中心位于同一水 平线 （4）安装表面材质应均匀、 密实、平整（磨平）
第3章 高应变动力检测
二、原理
通过重锤锤击桩顶 使桩土系统产生一定的塑性动态位移 并同时测量桩顶附近应变和加速度响应 以分析桩的结构完整性和竖向极限承载力
第3章 高应变动力检测
三、关键要点 1、适用范围： 对于大直径扩底桩和Q-s曲线具有缓变型特征的 大直径灌注桩，不宜采用本方法。 2、重锤要求： 铸铁或铸钢整体铸造、材质均匀、形状对称、锤 底平整、高径（宽）比在1.0-1.5范围内。 锤重应大于预估单桩极限承载力的1.0%-1.5%， 桩径大于600mm或桩长大于30m时取高值。
《桩的超声波检测》课件
《桩的超声波检测》 ppt课件
目录 CONTENT
• 引言 • 桩的超声波检测原理 • 桩的超声波检测设备与技术 • 桩的超声波检测应用实例 • 结论
01
引言
目的和背景
目的
介绍桩的超声波检测的基本原理、方法、应用和优势。
背景
随着基础设施建设的快速发展，桩基工程广泛应用于各类建筑和交通工程中。为了保证桩基的质量和安全性，对 桩进行无损检测显得尤为重要。超声波检测作为一种高效、无损的检测方法，在桩基检测中具有广泛的应用前景 。
快速高效
相比传统的检测方法，超声波检测更 加快速高效，能够大大缩短检测时间
。
高精度
超声波检测具有高精度和高分辨率， 能够准确地检测出桩基中的缺陷和问 题。
适用范围广
超声波检测适用于各种类型的桩基， 包括混凝土桩、钢管桩、CFG桩等。
未来发展方向与展望
智能化发展
多技术融合
未来超声波检测技术将向智能化方向发展 ，通过引入人工智能和机器学习等技术， 提高检测的准确性和效率。
感谢您的观看
THANKS
桥梁桩基检测实例中，超声波检测技术可 以对桩身混凝土的强度、桩身完整性、桩 基承载力等方面进行全面检测，及时发现 和解决潜在的质量问题，确保桥梁的安全 运营。
建筑桩基检测实例
总结词
建筑桩基是建筑物的基础，其质量直接关系到建筑物的安全性和使用寿命。
详细描述
在建筑桩基检测实例中，超声波检测技术可以对桩身混凝土质量、桩身完整性 、桩基承载力等方面进行全面检测，为建筑物的安全性和使用寿命提供保障。
02
03
脉冲反射法
通过发射超声波脉冲，并 在遇到不同介质界面时反 射回来，以此判断桩的质 量。
目录 CONTENT
• 引言 • 桩的超声波检测原理 • 桩的超声波检测设备与技术 • 桩的超声波检测应用实例 • 结论
01
引言
目的和背景
目的
介绍桩的超声波检测的基本原理、方法、应用和优势。
背景
随着基础设施建设的快速发展，桩基工程广泛应用于各类建筑和交通工程中。为了保证桩基的质量和安全性，对 桩进行无损检测显得尤为重要。超声波检测作为一种高效、无损的检测方法，在桩基检测中具有广泛的应用前景 。
快速高效
相比传统的检测方法，超声波检测更 加快速高效，能够大大缩短检测时间
。
高精度
超声波检测具有高精度和高分辨率， 能够准确地检测出桩基中的缺陷和问 题。
适用范围广
超声波检测适用于各种类型的桩基， 包括混凝土桩、钢管桩、CFG桩等。
未来发展方向与展望
智能化发展
多技术融合
未来超声波检测技术将向智能化方向发展 ，通过引入人工智能和机器学习等技术， 提高检测的准确性和效率。
感谢您的观看
THANKS
桥梁桩基检测实例中，超声波检测技术可 以对桩身混凝土的强度、桩身完整性、桩 基承载力等方面进行全面检测，及时发现 和解决潜在的质量问题，确保桥梁的安全 运营。
建筑桩基检测实例
总结词
建筑桩基是建筑物的基础，其质量直接关系到建筑物的安全性和使用寿命。
详细描述
在建筑桩基检测实例中，超声波检测技术可以对桩身混凝土质量、桩身完整性 、桩基承载力等方面进行全面检测，为建筑物的安全性和使用寿命提供保障。
02
03
脉冲反射法
通过发射超声波脉冲，并 在遇到不同介质界面时反 射回来，以此判断桩的质 量。
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11
混凝土的声学参数
◆频率 由于声波仪激发的超声脉冲信号是复频超声脉冲，包含
了一系列不同频率成分的余弦波分量，当超声脉冲穿过缺陷区 时，声脉冲中的高频部分首先被衰减，导致接收信号主频下降， 其下降百分率与缺陷的严重程度有关，也作为缺陷判断的重要 依据。
主频下降的多少除与混凝土缺陷有关外，还与传播距离、 混凝土本身性质有关。同条件相对比较。
17
检测方法
18
检测方法
19
检测方法
◆测点间距不宜大于250mm。 ◆发射与接收换能器同标高同步升降，累计误差不应大于 20mm，随时校正。 ◆同一根桩检测过程中，发射电压保持不变（可比性）。 ◆异常部位，采用水平加密、等差同步或扇形扫测等方法 进行细测，结合波形分析确定桩身混凝土缺陷的位置和严 重程度。收、发换能器连线的水平夹角一般为30°-40°。
20
数据分析
◆声时修正值
◆声时值
tDddd
t
w
◆声速值
tti t0t
il tm来自n ii1 n
21
桩身混凝土缺陷判定方法
◆声速判据
i D
D 2
n i 2
i1 n1
声速临界值的确定基于概率法，即无缺陷的混凝土声速测值虽因其
本身的不均匀性造成一定的离散性，但符合正态分布；由缺陷造成
的低声速异常值不符合正态分布。因此确定临界值时必须采用正常
12
混凝土的声学参数
◆波形 接收波形产生畸变的原因复杂，由于缺陷区的干扰， 部分超声脉冲波被多次反射而滞后到达接收传感器， 这些波束到达接收传感器的时间参差不齐，相位也不 尽一致，叠加后造成接收波形的畸变。一般将波形畸 变作为缺陷定性分析依据及判断缺陷的参考指标。
13
仪器设备
◆检测仪：一发一收、一发多收；发射最大 电压值不小于1000V，可调。 ◆传感器：径向振动换能器；径向水平面无 指向性；1MPa水压下能正常工作；直径； 导线有长度标注。
基桩质量检测技术
超声波法 作者：万明飞
1
超声波简介
当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为 声音的频率，它的单位是赫兹（hz）。人类耳朵能听到的声波 频率为20～20khz。当声波的振动频率大于20khz或小于 20hz时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于20khz的声 波称为“超声波”。
16
检测前的准备
◆收集工程地质资料、基桩设计图纸和施工记录、监理日志等了解施 工工艺及施工过程中出现的异常情况。 ◆制定检测方案。 ◆混凝土龄期大于14d。 ◆声测管内灌满清水（衰减、延时），保证畅通。 ◆标定声波仪发射至接收的系统延迟时间。 ◆测量声测管内、外径和相邻声测管外壁间的距离，±1mm。 ◆利用取芯孔量代替声测管时，应进行孔内清洗。
混凝土声速平均值及标准差，否则求得的声速平均值将偏小，易造
成漏判。同时还应考虑声测管间不平行产生的误差影响。 22
桩身混凝土缺陷判定方法
◆声速判据 声速是材料的基本物理量之一，与混凝土强度有关，当
检测剖面的测点声速值普遍偏低且离散性很小时，可采用声速 低限值判定。
声速低限值应由预留同条件混凝土试块的抗压强度与声 速对比试验结果，结合本地区实际经验确定。声速低限值相对 应的混凝土强度不宜低于0.9R（设计强度），若试件为钻孔 芯样，则不低于0.85R。
2
部分材料的声波波速
材料
项目
钢
混凝土*
石灰石
淡水
空气
声速（m/s） 5940 4500 6130 1481 343
密度（g/cm3） 7.8 2.4 2.7
0.998 0.0012
3
灌注桩常见质量问题
1、桩身完整性方面，常见缺陷有：夹泥、断裂、缩 颈、扩径、混凝土离析及桩顶混凝土密实性较差等。 2、嵌岩桩，影响桩底支承条件的质量问题，常见缺 陷有：灌注混凝土前清孔不彻底；孔底沉渣，影响承 载能力。
10
混凝土的声学参数
◆波幅 即第一个半波的幅值。当波束穿过缺陷区时，部分声能被缺陷内
所含物所吸收，部分声能被缺陷的不规则表面反射和散射，到达接收 传感器的声能明显减少，反映为波幅降低。实践表明：波幅对缺陷的 存在非常敏感，是判断缺陷有无的重要参数。
由于振幅值的大小还取决于仪器设备性能、所处状态、耦合情况 以及测距的大小，所以很难有一个统一的度量标准，同条件相对比较。
4
检测依据
1、《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004） 2、《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2003 J256-2003） 3、《港口工程桩基动力检测规程》（JTJ 249-2001） 4、《铁路工程基桩检测技术规程》（TB 10218-2008）
5
检测内容、目的
1、检测灌注桩中声测管之间混凝土的缺陷位置及影响程度。 2、判定桩身完整性类别。
6
适用范围
适用于直径不小于800mm的混凝土灌注桩的完整性检测。 1、桩径小，声测管间距也小，测试误差相对较大 2、 预埋声测管可能引起附加的灌注桩施工质量问题
7
检测原理
8
检测原理
◆当混凝土内存在不连续界面时，缺陷面形成波阻抗界面，产生波 的透射和反射，使接收到的透射波能量明显降低； ◆当混凝土内存在松散、蜂窝、孔洞等缺陷时，将产生波的散射和 绕射； ◆根据波的初至到达时间和波的能量衰减特性、频率变化及波形畸 变程度等特征，可以获得测区范围内混凝土的密实度参数。 ◆测试记录不同侧面、不同高度上的超声波动特征，经过处理分析 就能判别测区内混凝土存在缺陷的性质、大小及空间位置和参考强 度。
14
声测管埋设技术
15
声测管埋设技术
◆D≤1500mm，按等边三角形布置埋设三根声测管；D＞ 1500mm，按正方形布置埋设四根声测管。 ◆采用金属管，内径比换能器外径大15mm，采用螺纹连接，不 漏水。 ◆牢固焊接或绑扎在钢筋笼内侧，相互平行、定位准确，埋设至 桩底，管口高出桩顶300mm以上。管底封闭，管口加盖。 ◆以路线前进方向的顶点为起始点，按顺时针方向进行编号、分 组。
9
混凝土的声学参数
◆声时值（声速值） 由于混凝土缺陷主要是由于灌注时混入泥浆或混入
自孔壁坍落的泥、砂所造成的，缺陷区的夹杂物声速较 低，或声阻抗明显低于混凝土的声阻抗。因此，超生脉 冲穿过或绕过缺陷时，声时值增大。增大的数值与缺陷 的尺度大小有关，所以声时值是判断缺陷有无和计算缺 陷大小的基本物理量。
混凝土的声学参数
◆频率 由于声波仪激发的超声脉冲信号是复频超声脉冲，包含
了一系列不同频率成分的余弦波分量，当超声脉冲穿过缺陷区 时，声脉冲中的高频部分首先被衰减，导致接收信号主频下降， 其下降百分率与缺陷的严重程度有关，也作为缺陷判断的重要 依据。
主频下降的多少除与混凝土缺陷有关外，还与传播距离、 混凝土本身性质有关。同条件相对比较。
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检测方法
18
检测方法
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检测方法
◆测点间距不宜大于250mm。 ◆发射与接收换能器同标高同步升降，累计误差不应大于 20mm，随时校正。 ◆同一根桩检测过程中，发射电压保持不变（可比性）。 ◆异常部位，采用水平加密、等差同步或扇形扫测等方法 进行细测，结合波形分析确定桩身混凝土缺陷的位置和严 重程度。收、发换能器连线的水平夹角一般为30°-40°。
20
数据分析
◆声时修正值
◆声时值
tDddd
t
w
◆声速值
tti t0t
il tm来自n ii1 n
21
桩身混凝土缺陷判定方法
◆声速判据
i D
D 2
n i 2
i1 n1
声速临界值的确定基于概率法，即无缺陷的混凝土声速测值虽因其
本身的不均匀性造成一定的离散性，但符合正态分布；由缺陷造成
的低声速异常值不符合正态分布。因此确定临界值时必须采用正常
12
混凝土的声学参数
◆波形 接收波形产生畸变的原因复杂，由于缺陷区的干扰， 部分超声脉冲波被多次反射而滞后到达接收传感器， 这些波束到达接收传感器的时间参差不齐，相位也不 尽一致，叠加后造成接收波形的畸变。一般将波形畸 变作为缺陷定性分析依据及判断缺陷的参考指标。
13
仪器设备
◆检测仪：一发一收、一发多收；发射最大 电压值不小于1000V，可调。 ◆传感器：径向振动换能器；径向水平面无 指向性；1MPa水压下能正常工作；直径； 导线有长度标注。
基桩质量检测技术
超声波法 作者：万明飞
1
超声波简介
当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为 声音的频率，它的单位是赫兹（hz）。人类耳朵能听到的声波 频率为20～20khz。当声波的振动频率大于20khz或小于 20hz时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于20khz的声 波称为“超声波”。
16
检测前的准备
◆收集工程地质资料、基桩设计图纸和施工记录、监理日志等了解施 工工艺及施工过程中出现的异常情况。 ◆制定检测方案。 ◆混凝土龄期大于14d。 ◆声测管内灌满清水（衰减、延时），保证畅通。 ◆标定声波仪发射至接收的系统延迟时间。 ◆测量声测管内、外径和相邻声测管外壁间的距离，±1mm。 ◆利用取芯孔量代替声测管时，应进行孔内清洗。
混凝土声速平均值及标准差，否则求得的声速平均值将偏小，易造
成漏判。同时还应考虑声测管间不平行产生的误差影响。 22
桩身混凝土缺陷判定方法
◆声速判据 声速是材料的基本物理量之一，与混凝土强度有关，当
检测剖面的测点声速值普遍偏低且离散性很小时，可采用声速 低限值判定。
声速低限值应由预留同条件混凝土试块的抗压强度与声 速对比试验结果，结合本地区实际经验确定。声速低限值相对 应的混凝土强度不宜低于0.9R（设计强度），若试件为钻孔 芯样，则不低于0.85R。
2
部分材料的声波波速
材料
项目
钢
混凝土*
石灰石
淡水
空气
声速（m/s） 5940 4500 6130 1481 343
密度（g/cm3） 7.8 2.4 2.7
0.998 0.0012
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灌注桩常见质量问题
1、桩身完整性方面，常见缺陷有：夹泥、断裂、缩 颈、扩径、混凝土离析及桩顶混凝土密实性较差等。 2、嵌岩桩，影响桩底支承条件的质量问题，常见缺 陷有：灌注混凝土前清孔不彻底；孔底沉渣，影响承 载能力。
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混凝土的声学参数
◆波幅 即第一个半波的幅值。当波束穿过缺陷区时，部分声能被缺陷内
所含物所吸收，部分声能被缺陷的不规则表面反射和散射，到达接收 传感器的声能明显减少，反映为波幅降低。实践表明：波幅对缺陷的 存在非常敏感，是判断缺陷有无的重要参数。
由于振幅值的大小还取决于仪器设备性能、所处状态、耦合情况 以及测距的大小，所以很难有一个统一的度量标准，同条件相对比较。
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检测依据
1、《公路工程基桩动测技术规程》（JTG/T F81-01-2004） 2、《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2003 J256-2003） 3、《港口工程桩基动力检测规程》（JTJ 249-2001） 4、《铁路工程基桩检测技术规程》（TB 10218-2008）
5
检测内容、目的
1、检测灌注桩中声测管之间混凝土的缺陷位置及影响程度。 2、判定桩身完整性类别。
6
适用范围
适用于直径不小于800mm的混凝土灌注桩的完整性检测。 1、桩径小，声测管间距也小，测试误差相对较大 2、 预埋声测管可能引起附加的灌注桩施工质量问题
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检测原理
8
检测原理
◆当混凝土内存在不连续界面时，缺陷面形成波阻抗界面，产生波 的透射和反射，使接收到的透射波能量明显降低； ◆当混凝土内存在松散、蜂窝、孔洞等缺陷时，将产生波的散射和 绕射； ◆根据波的初至到达时间和波的能量衰减特性、频率变化及波形畸 变程度等特征，可以获得测区范围内混凝土的密实度参数。 ◆测试记录不同侧面、不同高度上的超声波动特征，经过处理分析 就能判别测区内混凝土存在缺陷的性质、大小及空间位置和参考强 度。
14
声测管埋设技术
15
声测管埋设技术
◆D≤1500mm，按等边三角形布置埋设三根声测管；D＞ 1500mm，按正方形布置埋设四根声测管。 ◆采用金属管，内径比换能器外径大15mm，采用螺纹连接，不 漏水。 ◆牢固焊接或绑扎在钢筋笼内侧，相互平行、定位准确，埋设至 桩底，管口高出桩顶300mm以上。管底封闭，管口加盖。 ◆以路线前进方向的顶点为起始点，按顺时针方向进行编号、分 组。
9
混凝土的声学参数
◆声时值（声速值） 由于混凝土缺陷主要是由于灌注时混入泥浆或混入
自孔壁坍落的泥、砂所造成的，缺陷区的夹杂物声速较 低，或声阻抗明显低于混凝土的声阻抗。因此，超生脉 冲穿过或绕过缺陷时，声时值增大。增大的数值与缺陷 的尺度大小有关，所以声时值是判断缺陷有无和计算缺 陷大小的基本物理量。