[發明專利]超聲波探頭導入及耦合裝置、巖體聲波檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 202010127556.2
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111239257B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 邱道宏;傅康;薛翊國;公惠民;劉洋;于月浩;陳琦琦
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N29/22
• 分類號: G01N29/22;G01N29/28
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 陳曉敏

本發明涉及超聲波探頭自動導入及耦合裝置、巖體聲波檢測裝置及方法，包括：能夠分別設置在超聲波探頭兩端的第一密封機構及第二密封機構，第一密封機構及第二密封機構均包括環狀的行走盤和能夠與超聲波探頭端部密封連接的固定盤，行走盤和固定盤通過第一伸縮件連接，行走盤和固定盤之間的距離能夠通過第一伸縮件調節，行走盤外周面設置有多個可伸縮支撐臂，能夠向鉆孔孔壁施加沿行走盤徑向的作用力，行走盤和固定盤之間設置有密封胎，行走盤向固定盤的運動能夠帶動密封胎產生沿軸向的壓縮和沿徑向的膨脹運動，第一密封機構的密封盤能夠與注水管連接，注水管用于向兩個密封胎之間的空間注水，使用本發明的裝置檢測結果準確，水資源使用少。

技術領域

本發明涉及巖體聲波檢測技術領域，具體涉及超聲波探頭導入及耦合裝置、巖體聲波檢測裝置及方法。

背景技術

這里的陳述僅提供與本發明相關的背景技術，而不必然地構成現有技術。

隨著基礎建設的不斷深化發展，越來越多的穿山越嶺隧道提上了日程。這些隧道往往要穿過復雜的地層環境，為了施工的安全高效進行，就必須了解隧道穿越區域的巖體質量情況，巖體聲波測試作為有效的工程手段得到了廣泛的應用。巖體聲波測試是以聲波在巖體中的傳播特性與巖體的物理力學參數相關性為基礎，通過測定聲波在巖體中的傳播特性參數，為評價工程巖體力學性質提供依據。其在巖石工程中應用廣泛，主要有工程巖體質量分級、圍巖松動圈的測定、大壩基礎灌漿效果檢測、巖體動靜彈模對比、建基面基巖質量評價和驗收、爆破開挖影響范圍檢測、測定風化系數、完整性系數和各向異性系數、斷層和巖溶等地質缺陷探查等等。

在巖體聲波測試過程中，需要讓超聲波探頭(發射換能器和接收換能器)在目標位置與巖體耦合方能采集到準確的信號。所謂耦合是指讓超聲波探頭和被測巖體表面密切接觸，盡量避免能量損失。對于平面探頭，雖然探頭面和巖體測試面都是平的，但是實際上巖體和探頭表面都有無數肉眼無法觀察到的凹凸，里面存在空氣，如果直接進行測試會導致超聲能量被這些表面的凹凸部位中的空氣吸收衰減，大大影響超聲穿透能力，因此必須采用黃油、凡士林等糊狀物來填補巖體測試面與探頭接觸面之間的空隙,形成良好的耦合。對于柱狀徑向探頭，采用水進行耦合，這對于豎直向下或者傾斜向下的鉆孔來說尚好，但發明人發現，如果是豎直向上或者傾斜向上的鉆孔則無法進行灌水耦合。而且灌水耦合需要大規模調水，浪費了大量的水資源，灌水時間長，考慮到巖體的鉆孔中往往存在較多裂隙，水會通過裂隙流失，影響耦合效果。并且由于水的超聲波速度和阻抗比空氣大得多，和空氣相比，超聲波在水中傳播的速度大，衰減小,因此如果巖體中的缺陷被流失的水分填充，將會造成超聲傳播的“水短路”，導致缺陷判別的困難。

因此，為了準確高效地進行巖體聲波測試，亟需一種可以將超聲波探頭自動導入目標位置，并將探頭與目標位置巖體耦合的裝置。

發明內容

本發明的目的是為克服現有技術的不足，提供一種超聲波探頭自動導入及耦合裝置，能夠將超聲波探頭送入鉆孔內，鉆孔灌水耦合時節省了水資源，避免了水通過裂隙向巖體滲入導致測試結果不準確。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

第一方面，本發明的實施例提供了超聲波探頭自動導入及耦合裝置，包括：能夠分別設置在超聲波探頭兩端的第一密封機構及第二密封機構，第一密封機構及第二密封機構均包括環狀的行走盤和能夠與超聲波探頭端部密封連接的固定盤，行走盤和固定盤通過第一伸縮件連接，行走盤和固定盤之間的距離能夠通過第一伸縮件調節，行走盤外周面設置有多個可伸縮支撐臂，能夠向鉆孔孔壁施加沿行走盤徑向的作用力，行走盤和固定盤之間設置有密封胎，行走盤向固定盤的運動能夠帶動密封胎產生沿軸向的壓縮和沿徑向的膨脹運動，第一密封機構的密封盤能夠與注水管連接，注水管用于向兩個密封胎之間的空間注水。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的一種可能實施方式，所述伸縮支撐臂包括固定在行走盤外周面的第二伸縮件，所述第二伸縮件一端與行走盤固定連接，另一端固定有支撐弧板。