[發(fā)明專利]全分離式單孔聲波測試裝置及其調(diào)試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010115218.3
• 申請日: 2010-02-26
• 公開（公告）號: CN101782554A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)鵬;單治鋼
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水電顧問集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院
• 主分類號: G01N29/28
• 分類號: G01N29/28
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 韓小燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種單孔聲波測試裝置及其調(diào)試方法，特別是一種全分離式單 孔聲波測試裝置及其調(diào)試方法，主要適用于水利水電工程、交通、礦山等工程 的邊坡、隧洞開挖松弛區(qū)無損檢測，特別適用于巖體較為破碎的區(qū)域，或上斜 孔、豎直向上孔等普通聲波檢測裝置無法達(dá)到良好水耦合(或其他耦合劑耦合) 情況下的單孔聲波檢測。

背景技術(shù)

聲波檢測是利用人工方法對被測介質(zhì)施加動荷載，作為激發(fā)彈性波的激發(fā) 源，使之在介質(zhì)中進(jìn)行傳播，然后通過分析量測設(shè)備接收傳來的聲波信息(包 括：波速、振幅、頻率、聲譜、波形等)，來評價(jià)工程巖體的穩(wěn)定和松弛、損傷 范圍及程度。聲波檢測廣泛地應(yīng)用于各類工程建設(shè)，諸如檢測地下洞庫、巷道 圍巖的穩(wěn)定；評價(jià)巖體的質(zhì)量和分類；礦房、礦柱穩(wěn)定監(jiān)測；地基基礎(chǔ)和邊坡 加固處理的效果檢驗(yàn)；以及巖溶和水晶洞穴、軟弱巖層或夾層、斷層破碎帶、 風(fēng)化層的探測等。

巖體單孔聲波檢測的程序一般是，首先在待檢測的巖質(zhì)邊坡或洞室表面鉆 孔，孔徑、孔深及孔向根據(jù)檢測的目的、范圍和所使用的聲波檢測探頭的規(guī)格 綜合確定；鉆孔完成后，將孔內(nèi)的石渣、巖粉等雜物清除(或清洗)干凈，將 單孔一發(fā)雙收聲波檢測探頭放入孔底，向孔內(nèi)注水(或其它耦合劑)使聲波檢 測探頭與巖石孔壁完全耦合；然后按照規(guī)范要求，從孔底到孔口，每間隔20cm (可根據(jù)要求加密)測試一次；重復(fù)上述測試過程，直至孔口，測試完成。

以上測試程序中，最為關(guān)鍵的部分是如何保證聲波探頭和測試孔孔壁間良 好的耦合，如果耦合不好，將無法獲得測試聲波波形，或獲得的波形質(zhì)量很差， 噪音信號的干擾使真實(shí)信號失真。實(shí)際工程巖體聲波測試過程中，一般采用水 作為耦合劑(也可采用其它液體耦合劑)進(jìn)行耦合，這就有可能存在如下幾個(gè) 問題：

(1)如果測試部位巖體較為破碎，對于豎直向下孔或斜向下孔，注入孔中 的水很快滲漏掉，無法保證良好的水耦合；

(2)當(dāng)巖體中某些礦務(wù)成分對水分(或其它耦合劑)較為敏感，遇水軟化 或膨脹，使其物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，使水耦合測試結(jié)果失去意義；

(3)注入聲波檢測孔中的水滲透到孔周圍的巖體裂隙中，充填裂隙，也有 可能對聲波檢測結(jié)果的真實(shí)性造成影響；

(4)對斜向上孔或豎直向上孔，無法注水進(jìn)行耦合，普通的聲波檢測裝置 無法進(jìn)行檢測。

針對上述幾個(gè)問題，目前工程巖體聲波檢測領(lǐng)域開發(fā)了數(shù)種“干孔聲波換 能器”(即聲波檢測探頭)或干孔聲波檢測裝置，它們的主要設(shè)計(jì)思想是利用橡 皮囊將整個(gè)聲波檢測探頭完全包住，囊內(nèi)注水，保證水和橡膠囊的完全耦合， 然后利用水壓或氣壓使橡皮囊與孔壁貼緊。在水對巖體性質(zhì)影響不大的區(qū)域， 橡皮囊外也可設(shè)置小管流水，進(jìn)一步改善橡皮囊和檢測孔壁間的耦合。這幾種 干孔換能器的問題在于：在巖體較差的部位，聲波檢測探頭測到的很可能是橡 皮囊的波速。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對上述存在的問題提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使 用方便、檢測數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠的全分離式單孔聲波測試裝置及其調(diào)試方法，在巖 體條件較差、耦合劑不適宜與檢測巖體直接接觸、斜向上孔、豎直向上孔等條 件的聲波檢測過程中，一方面保證聲波檢測探頭與皮囊之間及皮囊與孔壁間良 好的耦合，另一方面克服巖體質(zhì)量較差時(shí)皮囊波速對真實(shí)巖體波速的干擾。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：全分離式單孔聲波測試裝置，具有檢測探頭， 其上安裝一組相互間隔的發(fā)射換能器和接收換能器，其特征在于：各發(fā)射換能 器和接收換能器外均包裹一個(gè)相互獨(dú)立的皮囊，每個(gè)皮囊均配各自獨(dú)立的注水 細(xì)管。

所述聲波測試裝置采用一發(fā)雙收式，發(fā)射換能器安裝在檢測探頭底部，其 中一個(gè)接收換能器裝在檢測探頭頂部，另一個(gè)接收換能器裝在檢測探頭中部。

所述兩個(gè)接收換能器之間的距離為20cm。

所述檢測探頭頂部和底部各設(shè)一根用于向檢測孔內(nèi)注水的溢水管，其作用 是在皮囊與孔壁實(shí)在無法貼緊耦合的情況，通過該溢水管向孔內(nèi)緩緩注水(檢 測孔向下傾斜或豎直向下時(shí)，使用檢測探頭底部的水管；檢測孔向上傾斜或豎 直向上時(shí)，使用檢測探頭頂部的水管)，使水流充填皮囊與檢測孔孔壁間的縫隙， 改善皮囊和檢測孔孔壁間的耦合(若測試區(qū)域的巖石遇水膨脹或軟化，則不宜 采用此方法)。

全分離式單孔聲波測試裝置的調(diào)試方法，其特征在于步驟如下：

a、分別向三個(gè)皮囊內(nèi)充水，然后將檢測探頭放入檢測孔預(yù)定部位；