T超聲波樁基檢測講稿

超聲波法基樁檢測的常用方法之一公路工程基樁檢測的規(guī)定：

（JTJ/TF81-01-2004）

1、公路工程基樁應進行100％的完整性檢測，各種方法的選定應具有代表性和滿足工程檢測的特定要求；

2、重要工程的鉆孔灌注樁應埋設聲測管，檢測的樁數(shù)不應少于50％；

3、高應變動測法的抽檢率可由工程設計或監(jiān)理單位酌情決定，但不宜少于相近條件下總樁數(shù)的5％且不少于５根。

超聲波法：

是在樁身預埋一定數(shù)量的聲測管，通過水的耦合，超聲波從一根聲測管中發(fā)射，在另一根聲測管中接收，或單孔中發(fā)射，可以測出被測混凝土介質(zhì)的參數(shù)。由于超聲波在混凝土中遇到缺陷時會波產(chǎn)生繞射、反射和折射，因而達到接收換能器時，根據(jù)聲時、波幅及主頻等特征參數(shù)的變化來判別樁身的完整性。鑒于目前公路橋梁工程大量使用大直徑樁和超長樁，該方法將越來越多的使用在基樁的檢測中。分四個部分講解：聲學理論檢測技術測試方法工程實例第一部分聲學理論聲學基礎聲波在介質(zhì)中的傳播速度聲波在介質(zhì)界面上的反射與透射聲波在傳播過程中的衰減混凝土中的聲波特性一、聲學基礎

1、波動波動是物質(zhì)的一種運動形式，波動可分為兩大類：一類是機械波，它由于機械振動在彈性介質(zhì)中引起的波動過程，例如；水波、聲波、超聲波等；另一類是電磁波，它是由于電磁振蕩所產(chǎn)生的變化電場和變化磁場在空間的轉(zhuǎn)播過程，例如無線電波、紅外線、紫外線、可見光、雷達波等。聲波:是彈性介質(zhì)的機械波。人們所能聽到聲波頻率范圍是20～20KHz，即可聞聲波。當聲波頻率超過20～20KHz時，人耳就聽不到了，這種聲波就叫超聲波，其頻率范圍是20K～100MHz；當頻率低于20Hz的叫

次聲波，人耳也聽不到。各種聲波的頻率范圍見下表。各種聲波的頻率范圍（Hz）

次聲波可聞聲波超聲波特超聲波0～2020～20K20K～100M＞100M

在混凝土中超聲檢測使用的頻率一般在20KHz～200KHz范圍內(nèi)。2、諧振動物體在一定位置附近作來回重復運動稱為振動，例如擺的運動、汽缸中活塞的運動、彈簧振子的運動等，這些是可以直接看到的振動。又例如一切發(fā)聲體的運動、在高頻電壓激勵下壓電晶體的運動，這些是不易或不能直接看到的振動。

相互間由彈性力聯(lián)系著的質(zhì)點所組成的物質(zhì)，稱為彈性介質(zhì)。需要進行超聲檢驗的大量固體構件都是彈性介質(zhì)。彈性介質(zhì)是由相互間用小彈簧聯(lián)系著的質(zhì)點所組成。如圖1-1所示。若這種介質(zhì)中任何一個質(zhì)點離開了平衡位置，則會產(chǎn)生使它恢復到平衡位置的力，這就是彈性力。圖1-1彈性介質(zhì)模型圖1-2彈簧振子的振動

1-質(zhì)點：2-小彈簧

進一步步來說說明諧諧振動動可以用用彈簧簧振子子來說說明諧諧振動動。如如圖1-2所示，，彈簧簧左端端固定定，右右端系系一物物體。。為使使討論論較為為簡單單，設設彈簧簧振子子穿在在光滑滑的水水平玻玻璃棒棒上，，以避避免重重力對對運動動的影影響。。設物物體在在位置置0時，彈彈簧作作用在在物體體上的的力是是零。。這個個位置置就是是物體體的平衡位位置，若把把物體體向右右移動動到位位置B，這時彈彈簧被被拉長長，相相應地地有指指向左

取平衡位位置0為X軸的原點點，并設設X軸的正向向向右根據(jù)胡克定律律，物體所所受的彈彈性力F與物體位位移x（即彈簧的的變形量量）的關關系為：：F=-kx(1.1)式中：k——彈簧的彈彈性系數(shù)數(shù)；-——力和位移移的方向向相反。。設物體的的質(zhì)量為m根據(jù)牛頓第二二定律（）），它的速度度為：(1.2)因為k和質(zhì)量m都是常數(shù)，所所以它們的比比值可以用一一恒量F表示,即：(1.3)式中：ω——角頻率或或圓頻率率。代入上式式，得：：a=-ωω2x(1.4)從上式看看出，上上述振動動的特征征是：物體的加加速度和和位移成成正比且且方向相相反，這這種振動動稱為諧諧振動。。物體在彈彈性力作作用下發(fā)發(fā)生的運運動是諧諧振動。。諧振動動是最簡簡單最基基本的振振動。任任何復雜雜振動都都是由許多不同同頻率的的諧振動動所合成的的。因為=,又得：+ω2x=0(1.5)根據(jù)微分分方程理理論，上上式的解解為：x=Acos(ωt+)(1.6)式中A,——兩個恒量量；A——振幅，它它是質(zhì)點點離開平平衡位置置的最大大位移；t+——振動的相相位。這是諧振振動中位位移x和時間t的關系式式，稱為為諧振動動的運動動方程式式，簡稱稱諧振動方方程式。3、波的產(chǎn)產(chǎn)生與傳傳播在彈性介介質(zhì)中，，任何一一個質(zhì)點點機械振振動時，，因為這這個質(zhì)點點與其鄰鄰近的質(zhì)質(zhì)點間有有相互作作用的彈彈性力聯(lián)聯(lián)系著，，所以它它的振動動將傳遞遞給與之之相鄰近近的質(zhì)點點，使鄰鄰近的質(zhì)質(zhì)點也同同樣地發(fā)發(fā)生振動動，然后后振動又又傳給下下一個質(zhì)質(zhì)點，依依次類推推。這樣樣，振動動就由近近及遠向向各個方方向以一一定速度度傳播出出去，從從而形成成了機械械波。從從上述可可知，機械波的的產(chǎn)生，，首先要要有做機機械振動動的波（（聲）源源，其次次要有傳傳播這種種機械振振動的介介質(zhì)。例如，把把石子投投入平靜靜的水中中，在水水面上可可以看到一圈圈圈向外擴擴展的水水波。再舉二個個實例彈性橫波波：手握繩子子一端上上下振動動，可以以看到如如圖1-3的波向前前傳播的的過程，，這就是是彈性橫橫波波。彈性縱波波：用手迅速速而有節(jié)節(jié)奏地推推拉彈簧簧的一端端，可可以看到到如圖1-4彈簧上有有部分密密集，部部分分稀疏，，部份疏疏密相間間，且這這種疏密密相間的的狀狀態(tài)沿著著彈簧向向前傳播播，這就就是彈性性縱波波。圖3.1-3繩子上的的橫波圖圖3.1-4彈簧上的的縱波4、波的種種類波的種類類是根據(jù)據(jù)介質(zhì)質(zhì)質(zhì)點的振振動方向向和波的的傳播方方向的關關系來區(qū)區(qū)分的。。它主要要分為縱波、橫橫波、表表面波等。(1)縱波：介質(zhì)質(zhì)點點的振動動方向與與波的傳傳播方向向一致，，這種波波稱為縱波，例如空空氣、水水中傳播播的聲波波就是縱縱波，如如圖1-5所示?？v縱波又常常稱“P”波?？v波的傳傳播是依依靠介質(zhì)質(zhì)時疏時時密（即即時而拉拉伸，時時而壓縮縮）使介介質(zhì)的容積發(fā)生生變形引引起壓強強的變化化而傳播的的，因此此和介質(zhì)質(zhì)的容變彈性性有關。任任何彈性性介質(zhì)（（固體、、液體、、氣體））在容積積變化時時都能產(chǎn)產(chǎn)生彈性性力，所所以縱波波可以在任何固固體、液液體、氣氣體中傳傳播。圖1-5縱波(2)橫波：介質(zhì)質(zhì)點點的振動動方向與與波的傳傳播方向向垂直，，這種種波波稱為橫波，例如繃繃緊的繩繩子上傳傳播的波波就是橫橫波，如如圖1-6所示。橫橫波又常常稱“S”波。橫橫波波的傳播播是使介質(zhì)產(chǎn)生生剪切變變形時引引起的剪剪切應力力變化而傳播的的，因此此和介質(zhì)質(zhì)的切變彈性性有關。由由于液體體、氣體體無一定定形狀，，當它們們的形狀狀發(fā)生變變化時，，不產(chǎn)生生切變應力力，所以液液體、氣氣體不能能傳播橫橫波，只只有固體才能傳播播橫波。。在氣體體、液體體中只有有縱波存存在。圖1-6橫波（3）表面波波：固體介質(zhì)質(zhì)表面受受到交替替變化的的表面張張力，使使介質(zhì)表表面的質(zhì)質(zhì)點發(fā)生生相應的的縱向振振動和橫橫向振動動，結果果使質(zhì)點作這這兩種振振動的合合成振動動，即繞其平衡衡位置作作橢圓振振動。橢圓振振動又作作用于相相鄰的質(zhì)質(zhì)點而在在介質(zhì)表表面?zhèn)鞑ゲ?，這種種波稱表面波，常以“R”表示。圖1-7為表面波波傳播示示意圖。。圖中示示出了瞬瞬時的質(zhì)質(zhì)點位移移狀態(tài)。。右側的的橢圓表表示質(zhì)點點振動的的軌跡。。由圖可可知，質(zhì)質(zhì)點只在xy平面內(nèi)作作橢圓振振動而波波在體表表面（xz平面）沿沿x方向傳播播。振動動的長軸軸垂直于于波的傳傳播方向向，短軸軸平行于于波的傳傳播方向向。表面面波傳播播時，質(zhì)質(zhì)點振動動的振幅幅隨深度度的增加加而迅速速減小。。當深度度等于2倍的波長長時，振振幅已經(jīng)經(jīng)很小了了，因此此，表面面波多用用于探測測構件表面面的情況。。圖1-7表面波表面波只只能在固體中傳播。。5、波的形形式波的形式式是根據(jù)據(jù)波陣面面的形狀狀來劃分分的。如如圖1-8所示，聲聲源在無無限大且且各向同同性的介介質(zhì)中振振動時，，振動向向各方面面?zhèn)鞑?。。傳播的的方向稱稱為波線；在某一一時刻振振動所傳傳到各點點的軌跡跡稱為波前；介質(zhì)中中振動相相應相同同的所有有質(zhì)點的的軌跡稱稱為波陣面。在任一一確定的的時刻，，波前的的位置總總是確定定的，只只有一個個波前，，而波陣陣面的數(shù)數(shù)目則是是任意多多的。圖1-8波線、波波前、波波陣面（a）平面波；（b）球面波；（c）柱面波1-波線；2-波前；3-波陣面按波陣面面的形狀狀可以把把波分成成平面波、、球面波波和柱面面波。（1）平面波：：波陣面為為平面的的波稱為為平面波波，其振振源是一一個作諧諧振動的的無限大大的平面面。另外外，從無無窮遠的的點狀聲聲源（點點源）傳傳來的波波，其波波陣面可可視為平平面，也也可稱為為平面波波。（2）球面波：：波振面為為球面的的波稱為為球面波波，其振振源是一一個點狀狀聲源。。（3）柱面波：：波陣面為為同軸圓圓柱面的的波稱為為柱面波波，其振振源是一一無限長長的直柱柱形。6、波動方程用數(shù)學方程式式來描述一個個前進中的波波動，即描述述介質(zhì)中某質(zhì)點點相對于平衡衡位置的位移移隨時間的變變化，該數(shù)學學方程式為波波動方程。由于諧振動是是最簡單的振振動，所以由由它產(chǎn)生的余余弦波是最簡簡單、最基本本的波。因此此，先討論余余弦振動在均均勻介質(zhì)中傳傳播過程所形形成的余弦波波動方方程。如1-9所示，設一平平面余弦波在在無吸收的無無限均勻介質(zhì)質(zhì)中沿x軸的正向傳播播，波速為υ0、設0為波線上任意意一點，并取取其為坐標原原點y軸為振動位移移，若0點處質(zhì)點作諧諧振動，從（（1.6）式可知，其其振動方程為為：(1.7)式中：A—振幅；—角頻率；y0—質(zhì)點在時間t時離開平衡位位置的位移。。圖1-9波動方程推導導若是橫波，則則位移方向與X軸垂直；如是是縱波，則位位移方向沿著著X軸。設B為波線上另一一任意點，離離開原0的距離為x。因為振動從0點傳播到B點需要的時間間為x/ν，所以B點處質(zhì)點在時時間t的位置等于0點處質(zhì)點在時時間(t-x／ν)的位移，即（1.8）(1．8)式表示，在波波線上任意一一點（距原點點距離為x）處的質(zhì)點在任任一瞬時的位位移，即沿x軸方向前進的的平面余弦的的波動方程。。波在一個周期期T內(nèi)（或者說質(zhì)質(zhì)點完成一次次振動）所傳傳播的路程為為波長，用表示。根據(jù)周期和波波速的定義，，三者關系為為：=νT(1.9)因為周期T與頻率f互為倒數(shù)，所所以(4.1.9)式也可寫為：：(1.10)這是波速、波波長、頻率間間的基本關系系。不同類型的波波在傳播過程程中速度各不不相同，且其其聲速還取決決于固體介質(zhì)質(zhì)的性質(zhì)（密密度、彈性模模量、泊松比比），所以聲聲速是表征介介質(zhì)聲學特性性的一個參數(shù)數(shù)。另外，聲聲通的大小還還與固體介質(zhì)質(zhì)的邊界條件件有關。二、聲波在介介質(zhì)中的傳播播速度1、縱波聲速在無限大固體體介質(zhì)中傳播播的縱波聲速速：(1.11)式中：E——楊氏彈性模量量；γ——泊松比；ρ——密度。在有限固體介介質(zhì)中傳播時時，則形成制制導波，其速速度變小。2、橫波聲速在無限大固體體介質(zhì)中傳播播的橫波聲速速：(1.12)式中：G——切變彈性模量量。3、材料的彈性性參數(shù)與聲速速值下表列出了部部分材料的彈性參數(shù)與聲速值。部分材料的彈彈性參數(shù)、聲聲速和特性阻阻抗表3.1-2通過對固體介介質(zhì)聲速的討討論可以看出出：通過對固體介介質(zhì)聲速的討討論可以看出出：（1）介質(zhì)的彈性性性能愈強即E或G愈大，密度ρ愈小，則聲速愈愈高。（2）把（1.11）、（1.12）兩式相除，，得到縱、橫橫波速度之比：：(1.13)對于一般固體體介質(zhì)λ大約在0.33左右，故νp／νs≈2?；炷恋牟此伤杀冉橛?.20、0.30之間，因此νp／νs介于1.63～1.87之間，即在混凝土中，，縱波速度為橫波速度度的1.63～1.87倍。聲波在無限大大介質(zhì)中傳播播只是在理論論上成立。實實際上任何介介質(zhì)總有一個個邊界。當聲聲波在傳播中中從一種介質(zhì)質(zhì)到達另一種種介質(zhì)時，在在兩種介質(zhì)的的分界面上，，一部分聲波波被反射，仍仍然回到原來來介質(zhì)中，稱稱為反射波；另一部分聲聲波則透過界界面進入另一一種介質(zhì)中繼繼續(xù)傳播，稱稱為折射波（透射波）。。聲波透過界界面時，其方方向、強度、、波型均產(chǎn)生生變化。這種種變化取決于于兩種介質(zhì)的的特性阻抗和入射波的方向向。現(xiàn)分垂直入射和傾斜入射兩種情況來討討論。三、聲波在介介質(zhì)界面的反反射與透射1、垂直入射（1）單一的平面面界面當平面波垂直直入射到一個個光滑平面界界面時，將產(chǎn)產(chǎn)生一個與入射波方向向相反的反射射波和一個與入射波方向向相同的透射射波（圖1-10）。這是波入入射到界面上上時最簡單的的情況。先討論入射波、反射波和透射波聲壓之間的關系。。在界面上，用用反射波聲壓pr與入射波聲壓p0的比值表示聲壓反射率R，即：(1.14)用透射波聲壓Pd與入射波聲壓p0的比值表示聲聲壓透射率D即：(1.15)界面兩側兩種種介質(zhì)的特性性阻抗分別為Z1和Z2。（2）異質(zhì)薄層層的反射射與透射射當聲波在在一種介介質(zhì)中傳傳播時，，有時會會遇到第第二層介介質(zhì)的薄薄層，如如混凝土土裂縫就就是這種種情況。。這種情情況下將將產(chǎn)生多多次反射射與透射射，情況況要更復復雜一些些。2、傾斜入入射當聲波在在一種介介質(zhì)中傾傾斜入射射到另一一介質(zhì)界界面時，，將產(chǎn)生生方向、角度及波形的變化。。和光的的傳播類類似，聲聲波在界界面上方方向和角角度的變變化服從從反射定律律和折射定律律，如圖1-11。反射定律律：入射角（i）的正弦與與反射角角（β）的正弦之之比等于于入射波波與反射射波速度度之比。。由于于入射波波與反射射波在同同一介質(zhì)質(zhì)中，其其速度相相等，所所以入射射角等于于反射角角（i=β）。折射定律律：入射角（（i）的正弦與與折射角角（θ）的正弦之之比等于于入射波波與折射射波速度度之比，，即：(1.16）圖1-11流體界面面上聲波波的反射射與折射射圖1-12固體界面面上聲波波的反射射與折射射以上情況況可以在在流體（（氣體、、液體））的分界界面看到到。在這這種情況況下，介介質(zhì)中只只有單一一的波-縱波出現(xiàn)現(xiàn)。在固體介介質(zhì)分界界面的情情況則復復雜一些些。當一一種波（（例如縱縱波）入入射到固固體分界界面時，，不僅波波方向發(fā)發(fā)生變化化且波型型也發(fā)生生變化，，分離為為反射縱波波、反射射橫波，，折射縱縱波和折射橫波波。各類波的的傳播方方向（即即反射角與折射角）各不相相同，如如圖1-12所示。各種類型型波的傳傳播方向向的變化化亦符合合幾何光光學中的的反射定律律和折射定律律。其數(shù)學學表達式式如下：：(1.17)ν1p,ν2p——縱波在第第一、二二介質(zhì)中中的傳播播速度；；ip,βp，θp——縱波入射射角、反反射角、、折射角角；βS，θS——橫波反射射角、折折射角。增大入射射波的入射角，則折射射波的折射角亦隨之增增大。如如果入射射波是縱縱波，且ν1p<ν2p則由（1.15）式可知知，θp>ip,即折射角角大于入入射角。當ip增大，θp也增大，，當θp＝90°時，此時時的入射射角叫第一臨界界角，用符號號i1；表示。顯顯然，當當入射角角大于第第一臨界界角時，，第二種種介質(zhì)中中只有折折射橫波波存在，，如圖1-13。這是一一種獲得得橫波的的方法。。第一臨界界角(1.18)當θ=90°°時，此時時的入射射角叫第二臨界角，用符號號i2表示，如如圖1-14。第二臨界界角(1.19)圖1-13第第一臨界界角圖1-14第第二臨臨界角聲波在介介質(zhì)中傳傳播過程程中其振幅將隨傳播播距離的增大而而逐漸減減小的現(xiàn)現(xiàn)象為衰減。聲波衰衰減的大大小及其其變化不不僅取決決于所使使用的超聲頻率率及傳播播距離，也取決決于被檢檢測材料料的內(nèi)部結構構及性能。因此研研究聲波波在介質(zhì)質(zhì)中的衰衰減情況況將有助助于探測測介質(zhì)的的內(nèi)部結結構及性性能。四、聲波波在傳播播過程中中的衰減減固體材料料中聲波衰減減主要有以以下幾個個方面的的原因：：（1）吸收衰減減：聲波在固固體介質(zhì)質(zhì)中傳播播時，由于介質(zhì)質(zhì)的粘滯滯性而造造成質(zhì)點點之間的的內(nèi)摩擦，從而使一部部分聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊釤崮堋＃?）散射衰減：：當介質(zhì)中存在在顆粒狀結構（如固體介質(zhì)質(zhì)中的顆粒、、缺陷、摻雜雜物等）而導導致聲波能量量的衰減。如如在混凝土中中一方面其中中的粗骨料構構成許多聲學學界面，使聲聲波在這些界界面上產(chǎn)生多多次反射、折折射和波型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換；另一方方面微小顆粒粒在超聲波的的作用下產(chǎn)生生新的震源，，向四周發(fā)射射聲波，使聲聲波能量的擴擴散到達最大大。（3）擴散衰減：：聲波發(fā)射器發(fā)發(fā)出的超聲波波束都有一定定的擴散角。波束的擴散散，導致能量量的逐漸分散散，從而使單單位面積的能能量隨傳播距距離的增加而而減弱。致密、強度高高的混凝土聲衰衰減系數(shù)小，，相對接收波波幅大；強度低或存在缺陷混凝土衰減系系數(shù)大，相對對接收波幅小小。當混凝土土質(zhì)量差或存在缺陷時接收到的聲聲信號中高頻頻已損失，頻率變低。。五、混凝土中中的聲波特性性聲學原理中所所討論的聲波波指的都是連連續(xù)的余弦波，而實際上超超聲儀發(fā)射換換能器所發(fā)射射的超聲波卻卻是脈沖超聲波。脈沖超聲波有以下特點：：（1）重復間斷發(fā)發(fā)射。發(fā)射換能器發(fā)發(fā)出的超聲波波不是連續(xù)不不斷的，而是是以一定重復復頻率（100Hz或50Hz）間斷地發(fā)射出出一組組超聲聲脈沖波，如如圖1-15所示。這就是是所謂超聲脈沖波。雖雖然脈沖波波與連續(xù)波不不一樣，但是是前面所推導導的單一界面面的反射率和和透射率公式式仍然能適用用。至于異質(zhì)質(zhì)薄層的反射射率和透射率率的公式只有有在異質(zhì)薄層層相對于脈沖沖寬度很窄時時（例如裂縫縫），脈沖波波相當于連續(xù)續(xù)波時，該式式才適用。（2）脈沖超聲波波不具有單一一頻率而是所所謂復頻波。。也就是說，這這一組超聲波波由許多不同同頻率的余弦弦波組成。當當然，它也有有其固有的主主頻率，這就就是換能器上上的標稱頻率。這種復頻超聲波在有頻散現(xiàn)象象的介質(zhì)中傳傳播時，各種種頻率成分的的波將以不同同速度傳播，，這就使得脈脈沖波形將隨隨傳播距離的的增大而發(fā)生生畸彎，變成如圖1-16所示，脈沖開開始部分的頻頻率比后面部部分要高，后后面愈來愈平平坦變寬。圖1-15超聲脈沖波圖1-16脈沖傳播過程程中的畸變由于聲波的衰衰減與頻率有有關，頻率越越高衰減越大大，因此在脈脈沖超聲波傳傳播時由于衰衰減將引起主主頻率向低步步側的漂移，，即所謂頻漂。第二部分檢檢測技術超聲波檢測混混凝土缺陷的的基本原理超聲波檢測混混凝土灌注樁樁完整性方法法的適用范圍圍超聲波檢測儀儀器與設備采用超聲脈沖沖檢測混凝土土缺陷的基本本依據(jù)是，利利用脈沖波在在技術條件相相同（指混凝凝土的原材料料、配合比、、齡期和測試試距離一致））的混凝土中中傳播的時間（或速度）、接收波的的振幅和頻率等聲學參數(shù)的的相對變化來來判定混凝土的缺陷陷。一、超聲波法檢測測混凝土缺陷陷的基本原理理超聲脈沖波在在混凝土中傳傳播速度的快快慢，與混凝凝土的密實度有直接關系，，對于原材料料、配合比、、齡期及測試試距離一定的的混凝土來說說，聲速高則混凝凝土密實，相反則混凝凝土不密實。。當有空洞或裂縫存在時，便破破壞了混凝土土的整體性，，超聲脈沖波波只能繞過空洞或裂縫傳傳播到接收換換能器，因此此傳播的路程增大，測得的聲時必然偏長或聲速降低。另外，由于于空氣的聲阻阻抗率遠小于于混凝土的聲聲阻抗率，脈脈沖波在混凝凝土中傳播時時，遇到蜂窩、空洞或裂縫等缺陷，便在在缺陷界面發(fā)發(fā)生反射和散射，聲能被衰減減，其中頻率率較高的成分分衰減更快，，因此接收信信號的波幅明顯降低，頻率明顯減小或頻頻率譜中高頻頻成分明顯減減少。再者經(jīng)經(jīng)過缺陷反射射或繞過缺陷陷傳播的脈沖沖波信號與直直達波信號之之間存在聲程程和相位差，，疊加后互相相干擾，致使使接收信號的的波形發(fā)生畸變。根據(jù)上述原理理，可以利用用混凝土聲學參數(shù)測量量值和相對變化綜合分析，判判別其缺陷的的位置和范圍，或估算缺陷陷的尺寸。二、超聲波檢檢測混凝土灌灌注樁完整性方法的的適用范圍基樁聲波透射射法是一種檢測混混凝土灌注樁完整性性的有效手段，，它是利用聲波的透射原原理對樁身混凝土土介質(zhì)狀況進行檢測，因因此僅適用于于在灌注成型型過程中已經(jīng)經(jīng)埋了兩根或兩根以以上聲測管的基樁。在樁身預埋一一定數(shù)量的聲測管，通過水的耦合，超聲波從一一根聲測管中中發(fā)射，在另一根聲聲測管中接收，或單孔中發(fā)發(fā)射并接收，，可以測出被被測混凝土介介質(zhì)的聲學參數(shù)。由于超聲波波在混凝土中中遇到缺陷時時會產(chǎn)生繞射、反射和折射，因而到達接接收換能器的的聲時、波幅及主頻發(fā)生改變。超超聲波法就是是利用這些聲聲波特征參數(shù)數(shù)來判別樁身的完整性性。對跨孔透射法，當樁徑較小小時，聲測管管間距也較小小，其測試誤差相對較大，同同時預埋聲測測管可能引起起附加的灌注注樁施工工質(zhì)質(zhì)量量問題題。。因因此此，，超超聲聲波波檢檢測測方方法法適適用用于于檢檢測測直徑徑不不小小于于800mm的混混凝凝土土灌灌注注樁樁的的完完整整性性，，它它包包括括跨孔孔透透射射法法和單孔孔折折射射法法。單單孔孔折折射射波波法法是是根根據(jù)據(jù)上上部部結結構構對對基基樁樁的的質(zhì)質(zhì)量量要要求求，，檢檢測測鉆芯芯孔孔孔孔壁壁周周圍圍的混混凝凝土土質(zhì)質(zhì)量量。。用超超聲聲波波法法檢檢測測鉆鉆孔孔灌灌注注樁樁完完整整性性的的優(yōu)優(yōu)點點在在于于結果果準準確確可可靠靠，，不不受受樁樁長長、、樁樁徑徑限限制制，，無無盲盲區(qū)區(qū)（聲聲測測管管范范圍圍內(nèi)內(nèi)都都可可檢檢測測）），，可測測樁樁頂頂?shù)偷蛷姀妳^(qū)區(qū)和樁底底沉沉渣渣厚厚度度，，樁樁頂頂不不露露出出地地面面即可可檢檢測測，，方方便便施施工工，，也也可可粗略略估估測測混混凝凝土土強強度度。。1、超超聲聲波波儀儀超聲波儀儀是混凝凝土灌注注樁缺陷陷檢測的的基本裝裝置。它它的作用用是產(chǎn)生重復復的電脈脈沖并激激勵發(fā)射射換能器器。發(fā)射換換能器發(fā)發(fā)射的超超聲波經(jīng)經(jīng)耦合進進入混凝凝土，在在混凝土土中傳播播后被接接收換能能器接收收并轉(zhuǎn)換換為電信信號，電電信號送送至超聲聲儀，經(jīng)經(jīng)放大后后顯示在在示波屏屏上。自自60年代開始始生產(chǎn)第第一代電電子管超超聲儀至至今已發(fā)發(fā)展為第第四代智智能數(shù)字字式超聲聲儀，見見下表：：三、超聲聲波檢測測儀器與與設備超聲波儀儀的發(fā)展展概況超聲波儀儀的發(fā)展展概況表3.2-1超聲波儀儀的發(fā)展展概況表3.2-1超聲檢測測系統(tǒng)應應包括三三大部分分：即接收信號號放大器器，數(shù)據(jù)據(jù)采集及及處理存存儲器和徑向振動動換能器器等。為了了提高現(xiàn)現(xiàn)場檢測測及室內(nèi)內(nèi)數(shù)據(jù)處處理的工工作效率率，保證證檢測結結果的準準確性和和科學性性，聲波波測試儀儀器必須須具有實時顯示示波形、、分析功功能及一發(fā)雙收收等功能能。聲波發(fā)發(fā)射應采采用高壓壓階躍脈脈沖或矩矩形脈沖沖，其電電壓最大大值不應應小于1000V，且分檔可可調(diào)。數(shù)數(shù)字式超超聲波儀儀的基本本工作原原理框圖圖見圖2-1所示。圖2-1數(shù)字式超超聲儀的的基本原原理超聲波儀儀除了產(chǎn)生、接接收、顯顯示超聲波外外，還必必須量測測超聲波波的有關關參數(shù)，，如聲傳播時時間、接接收波振振幅、頻頻率等。其接接收放大大器與數(shù)數(shù)據(jù)采集集器的主主要技術術指標要要求如下下：(1)儀器接收收放大器器頻率響響應范圍圍（頻帶帶）應有有足夠?qū)挾榷?，一般為?～200kHz，其下限不不宜降低低，否則則不利于于濾去因因換能器器絕緣性性能降低低而產(chǎn)生生的低頻頻信號，，造成自自動判讀讀時丟波波和錯判判現(xiàn)象。。增益不不應小于于100dB，放大器的的噪聲有有效值不不大于2μs，波幅測量量范圍不不小于80dB，測量誤差差小于1dB。(2)為滿足最最大測距距的要求求，儀器器的計時時顯示范范圍應大大于2000μs，保證有足足夠的掃掃描延遲遲時間及及聲時顯顯示位數(shù)數(shù)，并應應具有良良好的穩(wěn)穩(wěn)定性，，聲時顯顯示調(diào)節(jié)節(jié)在20～30μs范圍內(nèi)，，2小時內(nèi)聲聲時顯示示的漂移移應不大大于±0.2μs，且不允許許發(fā)生間間隔跳動動。(3)儀器應有有較好的的接收靈靈敏度（（即對微微弱信號號的接收收分辨能能力）。。一般要要求接收收靈敏度度≤50μν，該參數(shù)取取決于儀儀器的放放大能力力和信噪噪比水平平，提高高靈敏度度可以加加大穿透透距離，，提高對對微弱信信號的識識別能力力。為滿滿足混凝凝土試件件聲速測測量精度度的要求求，測時時最小分分辨度為為0.5μν，計時誤差差不大于于2％。(4)采集器模模數(shù)轉(zhuǎn)換換精度不不應低于于8bit，采樣頻率率不應小小于10MHz，最大采樣樣長度不不應小于于32kB。(5)儀器宜具具有示波波屏顯示示波形和和游標測測讀功能能，以便便較準確確的測讀讀聲時、、振幅及及頻率等等參數(shù)。若若采用整整形自動動測讀時時，檢測測混凝土土測距不不宜超過過lm（以軟件判判別方法法自動測測讀的智智能超聲聲儀除外外）。(6)為了提高高現(xiàn)場測測試效率率，儀器器應有自自動測讀讀、信號號采集、、存儲和和處理系系統(tǒng)，適適于一般般現(xiàn)場測測試情況況下的溫溫度、電電源變化化條件。。常用換能器器按波型不不同分為縱波換能器器與橫波換能器器，分別用于于縱波與橫橫波的測量量。目前，，一般檢測測中所用的的多是縱波換能器器。以發(fā)射和和接收縱波波為目的的的換能器，，又分為平面換能器器、徑向換換能器以及一發(fā)多收技技能器，見圖2-2。2、徑向振動動換能器圖2-2換能能器的分類類換能器的種種類需根據(jù)據(jù)被測結構構物的測試試要求和測測試條件確確定。測樁樁所用的換換能器應是是柱狀徑向向換能器，，其主頻宜宜為25～50kHZ，長度宜為20cm。收、發(fā)換能能器的導線線均應有長長度標注，，其標注允允許偏差不應大于10mm。為提高接收收換能器的的靈敏度，，可在換能能器中安裝裝前置放大器器。前置放大大器的頻帶帶寬度宜為為5～50kHz。由于換能器器在深水中中工作，其其水密性應應滿足在1MPa水壓下不漏水。。換能器頻率率的選擇需需綜合考慮慮測距、聲波波的衰減程程度、測試試精度等。測距越越大，衰減減越大，選選用換能器器的頻率越低；混凝土質(zhì)質(zhì)量越差，，強度越低低，齡期越越短，對聲聲波的衰減減越大，使使用頻率越低；在滿足首波幅度測測讀精度的條件下，，宜選用較較高頻率換換能器。對對于一般的的正?；炷?，換能能器頻率選選擇可參見見表2-2。表2-2換換能器器的分類單孔檢測采采用一發(fā)雙收一一體型換能能器，其發(fā)射換換能器至接接收換能器器的最近距距離不應小小于300mm，兩接收換能能器的間距距宜為200mm。3、聲測管聲測管是進進行超聲脈脈沖法檢測測時換能器器進入樁體體的通道。。它是灌注注樁超聲脈脈沖檢測系系統(tǒng)的重要要組成部分分。它在樁樁內(nèi)的預埋埋方式及其其在樁的橫橫截面上的的布置形式式，將直接接影響檢測測結果。因因此，需檢檢測的樁應應在設計時時將聲測管管的布置和和埋置方式式標入圖紙紙，在施工工時應嚴格控制制埋置的質(zhì)質(zhì)量，以確保檢檢測工作順順利進行。。（1）聲測管的的選擇，以以透聲率較大大、便于安安裝及費用用較低為原則?？伎紤]到公路路基樁大多多數(shù)是大樁樁、長樁，，加上混凝凝土的水化化熱作用及及鋼筋籠安安放和混凝凝土澆注過程程中存在較較大的作用用力，容易易造成檢測管變形、斷裂裂，從而影響響檢測工作作的順利進進行。因此此，聲測管管應采用強度較高的的金屬管。（2）聲測管常常用的內(nèi)徑徑規(guī)格是50～60mm。為了便于換能能器在管中上上下移動，聲聲測管的內(nèi)徑徑通常比徑向向換能器的外外徑大10mm；當對換能器加加設定位器時時，聲測管內(nèi)內(nèi)徑應比換能能器外徑大20mm。（3）在聲波透射射法檢測中，，超聲波特征值值僅與收、發(fā)檢檢測管間連線線兩邊窄帶區(qū)區(qū)域（聲測測剖面）的混凝土質(zhì)量密切相關。當當灌注樁的直直徑增大時，，每組聲測管管間超聲波的的混凝土檢測范圍占樁樁截面積比例例減小，不能反映樁樁身截面混凝凝土的整體質(zhì)質(zhì)量狀況，因因此，聲測管管的數(shù)量及布布置方法決定定了樁身混凝凝土實際的檢測面積積和檢測范圍圍，對直徑大的樁必須增增加聲測管的的數(shù)量。一般般樁徑小于800mm時，沿直徑布布置兩根聲測測管，構成一個聲測剖面面；樁徑為800～1500mm時，應按等邊邊三角形均勻勻布置三根聲聲測管，構成成三個聲測剖面面；樁徑大于1500mm時，應按正方方形均勻布置置四根聲測管管，構成六個聲測剖面面，如圖2-3圖中的陰影區(qū)區(qū)為檢測的控控制面積。圖2-3聲測管布置方方式（4）由于聲測管管間距隨深度度的變化難以以確定，各深深度處的聲速速只能采用樁樁頂二根聲測測管的距離來來計算，因此此，為減少偏偏差必須將聲聲測管牢固焊焊接或綁扎在在鋼筋籠的內(nèi)內(nèi)側，并在相相鄰聲測管之之間焊接等長水平撐桿桿，保持管與管管之前互相平平行且定位準準確。為避免免產(chǎn)生漏漿、、漏水和因焊焊渣造成管內(nèi)內(nèi)堵塞問題，，聲測管不應應采用對焊方方法連接，而而應采用螺紋連接，聲測管埋設設至樁底并封閉，管口高出樁樁頂面300mm以上并加蓋。（5）根據(jù)公路工工程的特點和和便于了解樁樁身缺陷存在在的方位，聲聲測管埋設時時宜將其中一一根對準線路前行行方向。以路線前進進方向的頂點點為起始點，，按順時針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)方向進行編編號和分組，，每二根編為一組。第三部分測測試方法法測試方法檢測數(shù)據(jù)分析析與評定樁身混凝土質(zhì)質(zhì)量評價檢測報告1、檢測前的準準備（1）在檢測前應應進行現(xiàn)場調(diào)調(diào)查，多方面面收集基樁的的技術資料，，如工程地質(zhì)資料、基基樁設計圖紙紙和施工記錄、監(jiān)監(jiān)理日志等，了解施工工藝及施工過程中中出現(xiàn)的異常情況，這對判定異異常信號產(chǎn)生生的真實原因因十分有益。。同時還應根根據(jù)調(diào)查結果果和檢測的目目的，制定相相應的檢測方案。檢測方案包包括：工程概況，目目的與任務，，方法與技術術，儀器設備備，檢測場地地要求，檢測測人員和時間間安排，檢測測報告等。一、測試方法法（2）檢測的時間間應滿足混凝土強度齡齡期的要求。為保保證檢測結果果的可靠性，，同時考慮到到混凝土在齡齡期14天后的超聲波波波速等特性性參數(shù)變化已已經(jīng)趨于平緩緩，一般要求求超聲波檢測測混凝土灌注樁樁的齡期應大大于14天。（3）檢測前應沖沖洗聲測管，，以保證換能能器在全程范范圍內(nèi)升降順暢。聲測管內(nèi)灌滿清水做為偶合劑，，因聲測管中中的渾濁水將將明顯甚至嚴嚴重加大聲波波衰減和延長長傳播時間，，給聲波檢測測結果帶來誤誤差。對利用用取芯孔進行行單孔超聲波波混凝土質(zhì)量量檢測，在檢檢測前也應進進行孔內(nèi)清洗，取芯孔的垂垂直度誤差不應大于0.5％。（4）標定超聲波檢測儀儀從發(fā)射至接接收儀器系統(tǒng)統(tǒng)產(chǎn)生的系統(tǒng)延遲時間間t0。將發(fā)、收換能能器平行置于于清水中的同同一高度，其其中心間距從從400mm左右開始逐次次加大兩換能能器之間的距距離，同時定定幅測量與之之相應的聲時時，再分別以以縱、橫軸表表示間距和聲聲時作圖，在聲時橫軸上上的截距即為t0。為保證測試精精度，兩換能能器間距的測測量誤差不應應大于0.5％，測量點不不應少于5個點。（5）用直徑明顯顯大于換能器器的圓鋼疏通通聲測管，并并記錄深度，，準確量測聲測管的內(nèi)、、外徑和兩相相鄰聲測管外外壁間的距離，量測測精度為±1mm。2、測試裝置形形式灌注樁的測試試裝置形式主主要有：1）水平同步平測測，一對換能器器分別置于兩兩個對應聲測測管中，位于于同一高度進行測試；2）等差同步斜測測，一對換能器器分別置于兩兩個對應聲測測管中，但不不在同一高度度，保持一定高程程差進行測試；3）扇形掃掃測，一對對換能能器分分別置置于兩兩個對對應聲聲測管管中，，保持持一個個換能能器高高度位置固固定，另一一個換換能器器以一定的的高程程差上上下移移動進行測測試，，如圖圖3-1。圖3-1測測試試裝置置示意意3、檢測測方法法（1）徑向換換能器器在水水平方方向具具有一一定的的指向向性，，為了了保證證測點點間聲聲場對對樁身身混凝凝土的的覆蓋蓋面，，防止止缺陷陷的漏漏檢，，上、下下相鄰鄰兩測測點的（2）聲波波透射射法檢檢測混混凝土土灌注注樁質(zhì)質(zhì)量中中，聲時和波幅是兩個個重要要指標標，其其中波波幅對對混凝凝土內(nèi)內(nèi)部缺缺陷的的反應應往往往比聲聲時更更具敏感性性。在實實際檢檢測中中，波幅是是一個個相對對量，而聲聲時又又是根根據(jù)波波形的的起跳點點來確確定的。因因此，，為了了使不不同位位置處處的檢檢測數(shù)數(shù)據(jù)具具有可可比性性和應應用價價值，，在同同一根根樁的的檢測測過程程中，，聲波波發(fā)射射電壓和和放大大器增增益等參數(shù)數(shù)應保持不不變，并進進行等幅測測試。（3）對聲聲時值值和波波幅值值的可疑點點應進進行復復測。對于于聲時時值和和波幅幅值出出現(xiàn)異異常的的部位位，應應采用用水平加加密、、等差差同步步或扇形掃掃測等方法法進行行細測，結合合波形形分析析確定定樁身身混凝土土缺陷陷的位位置及及其嚴嚴重程程度。其中中水平平加密密細測測是基基本方方法，，而等等差同同步和和扇形形掃測測主要要用于于確定定缺陷陷位置置和大大小，，其發(fā)發(fā)、收收換能能器連連線的的水平平夾角角一般般為30°°～40°°。（4）常規(guī)規(guī)超聲聲波測測試方方法可可以得得到灌灌注樁樁沿樁樁長方方向的的粗略略質(zhì)量量分布布情況況。CT層析成成像技技術配有專專門的的分析析軟件件，適適宜于于對局局部可可疑區(qū)區(qū)域或或重要要結構構進行行重點點加密密細測測，并并可對對樁身身缺陷陷進行行定量分析析，其方法法測試流流程圖見見圖3-2。（5）同一根根樁中有有三根以以上聲測測管時，，以每兩兩個管為為一個測測試剖面面分別測測試。并并在測試試過程中中保持測試試系統(tǒng)狀狀態(tài)參數(shù)數(shù)不變。圖3-2混混凝土土灌注樁樁的測試試流程目前樁身身混凝土土缺陷判判別主要要依據(jù)于于實測聲速速、波幅幅及其隨深深度的變化曲線線并根據(jù)聲速判據(jù)據(jù)、波幅幅判據(jù)和PSD判據(jù)綜合分析析樁身質(zhì)質(zhì)量及混混凝土缺陷程度度。二、檢測數(shù)據(jù)據(jù)分析與與評定1、判斷樁樁內(nèi)缺陷陷的基本本物理量量在鉆孔灌灌注樁的的檢測中中所依據(jù)據(jù)的基本本物理量量有以下下四個：：（1）聲速：：超聲波在在混凝土土中傳波波的速度度。當超超聲波在在傳播過過程中遇遇到混凝凝土缺陷陷時將產(chǎn)產(chǎn)生繞射，此時超超聲波在在混凝土土中傳播播的時間加長長，計算出出的聲速也降降低。一般來來說聲速速指標比較穩(wěn)定定，重復復性好，數(shù)據(jù)有有可比性性，但對對樁身缺缺陷反應應不夠敏感感。（2）波幅：：超聲波在在缺陷界界面產(chǎn)生生反射、散散射，能能量衰減減，波幅幅降低。采用波波幅指標標進行缺缺陷判斷斷時，要要求波幅幅值有可比性。即儀器器、換能能器、信信號線等等測試系系統(tǒng)不變變，發(fā)射射電壓、、采樣頻頻率等測測試參數(shù)數(shù)不變，，測距相相同，測測試角度度相同，，這樣的的測試數(shù)數(shù)值才有有可比性性。波幅幅變化受受表面耦耦合狀態(tài)態(tài)的影響響較大，，因此應應保持傳傳感器與與混凝土土灌注樁樁之間有有良好的耦耦合狀態(tài)態(tài)。波幅變變化對樁樁身缺陷陷的反應應就比較很敏敏感。（3）主頻（（或頻譜譜）：超聲脈沖沖是復頻頻波，具具有多種種頻率成成分，當當它穿過過混凝土土后，各各頻率成成分在遇遇到缺陷陷時衰減減程度不不同，高高頻部分分比低頻頻部分衰衰減嚴重重，因而而使接收收信號的的主頻率率向低頻頻端漂移移（頻移移）。（4）波形畸畸變：由于超聲聲脈沖在在缺陷界界面反射射和折射射，形成成波線不不同的波波束，這這些波束束由于傳播路徑徑不同，或或由于界界面上產(chǎn)產(chǎn)生波型轉(zhuǎn)換換而形成橫橫波等原原因，使使得到達達接收換換能器的的時間不不同，因因而使接收波波成為許許多同相相位或不不同相位位波束的的疊加波波，導致致波形畸畸變。實踐證證明，凡凡超聲波波在傳播播過程中中遇到缺缺陷，其其接收波波形往往往產(chǎn)生畸畸變，所所以波形畸變變可作為為判斷缺缺陷的一一個參考考依據(jù)。但是，，波形畸畸變的原原因很多多，某些些非缺陷陷因素也也會導致致波形畸畸變，運運用時應應慎重分析析。關于波波形畸變變后采取取怎樣的的分析技技術，還還有待進進一步研研究。2、聲時修修正值的的計算當聲波從從某一聲聲測管傳傳播至另另一聲測測管時，，將通過過耦合的的水和金屬聲測測管，因此必必須進行行聲時修正正。其聲時時修正的的計算公公式：(3.1)式中：t‘——聲時修正正值（μs）；D——聲測管外外徑（mm）；d'——聲測管內(nèi)內(nèi)徑（mm）；d'——換能器外徑（mm）；；νt———預埋埋聲聲測測管管的的聲聲速速值值（km/s）；；νw———水的的聲聲速速值值（（km／s）。。對鋼鋼質(zhì)質(zhì)聲聲測測管管，，波波速速一一般般可可取取5800m／s；20°°C時水水的的聲聲速速可可取取1480m/s。3、聲時時初初讀讀數(shù)數(shù)的的計計算算超聲聲波波在在預預埋埋聲聲測測管管之之間間傳傳播播，，所所測測得得的的走走時時包包括括：：超聲聲系系統(tǒng)統(tǒng)聲聲時時初初讀讀數(shù)數(shù)、、超超聲聲波波在在聲聲測測管管的的耦耦合合水水里里傳傳播播的的聲聲時時、、超超聲聲波波在在聲聲測測管管中中傳傳播播的的聲聲時時、、超超聲聲波波在在混混凝凝土土中中傳傳播播的的聲聲時時。為了了準確確計算算灌注注樁的的混凝凝土波波速，，應對對實測測聲時時讀數(shù)數(shù)進行行預處處理，，一般般采取取實測聲聲時減減去聲聲時初初讀數(shù)數(shù)的方法法，獲獲得超超聲波波在混混凝土土中傳傳播的的實際際聲時時。該該聲時時初讀讀數(shù)的的計算算公式式是：：(3.2)式中：：t0——超聲系系統(tǒng)聲聲時初初讀數(shù)數(shù)；t'———聲時修修正值值（μs）。4、聲時、、聲速速和聲聲速平平均值值聲時、、聲速速和聲速平平均值值應按下下列公公式計計算，，并繪繪制聲速-深度曲曲線、、波幅幅-深度曲曲線。(3.3)(3.4)(3.5)式中:ti——超聲波波第i測點聲聲時值值（μs）；t0——聲波檢檢測系系統(tǒng)延延遲時時間（（μs）；νi——第i個測點點聲速速值（km／s）；l——兩根檢檢測管管外壁壁間的的距離離（mm）；νm——混凝土土聲速速平均均值（km／s）；n——測點數(shù)數(shù)。鑒于目目前所所用的的換能能器頻頻帶窄窄和用用頻率率判定定樁身身混凝凝土缺缺陷的的方法法還不不成熟熟。因因此，，未將將聲波頻頻率-深度曲曲線作為樁樁身混混凝土土完整整性的的主要要判定定指標標之一一。5、單孔孔折射射法為了測測試單單根聲聲測管管或驗驗證取取芯孔孔周圍圍的混混凝土土質(zhì)量量，往往往采采用一發(fā)雙雙收的的一體體化徑徑向還還能器器。測試試時，，其聲聲時、、聲速速值應應按下下列公公式計計算：：(3.6)(3.7)式中：：νi——第i測點的的聲速速值（km/s）Δt——兩個接接受換換能器器間的的聲時時差(μs);t１——近道接接收換換能器器聲時時(μs);t2——遠道接接收換換能器器聲時時(μs);h——兩個接接收換換能器器間的的距離離（mm）。三、樁樁身混混凝土土質(zhì)量量評價價1、強度評評價混凝土土強度度的評評價是是建立立在波波速與與混凝凝土物物理力力學指指標之之間相相關性性的基基礎上上。聲聲速可可通過過混凝凝土彈性模模量與其力學強強度的內(nèi)在在聯(lián)系系，與與混凝凝土抗抗壓強強度建建立相相關關關系，，并推推定混混凝土土的強強度。。表3-1表示混凝土土強度度與聲聲速之之間的的相關關關系系。當聲速速小于于3500m／s時，說說明混混凝土土質(zhì)量量較差差?；炷镣翉姸榷扰c聲聲速關關系參參考表表表表3-1在恒定定泊松比比情況下下，混混凝土土彈性模模量與與壓縮縮波速速度的經(jīng)驗驗關系系如圖圖3-3所示，，混凝凝土的的抗壓強強度與與彈性性模量量的關系系如圖圖3-4所示。。在已已知混混凝土土構件件的彈彈性波波速度度層析析圖后后，根根據(jù)圖圖3-3可換算算出混混凝土土的彈彈性模模量，再根根據(jù)圖圖3-4可換算出出混凝凝土的的抗壓壓強度度并評定混混凝土土的質(zhì)質(zhì)量。圖3-3混混凝土土彈性性模量量與波波速關關系圖3-4彈彈性性模量量與抗抗壓強強度關關系目前，，在國國內(nèi)一一般采采用統(tǒng)統(tǒng)計方方法建建立專用曲線線或數(shù)學表表達式，，如兩兩種非非線性的的數(shù)學表表達式，，其中e為動彈性性模量，v為波速，，為為立方體體抗壓強強度，A、B、C為經(jīng)驗系系數(shù)。2、樁身混混凝土缺缺陷聲速速判據(jù)聲速臨界界值的確定基基于概率率法，即即無缺陷陷的混凝凝土聲速速測值雖雖因其本本身的不不均勻性性造成一一定的離離散性，，但符合正態(tài)態(tài)分布；由缺陷陷造成的的低聲速速值-異常值不符合正正態(tài)分布布。因此，，確定臨臨界值時時必須采采用正?；炷恋穆暵曀倨骄导皹藰藴什?，否則，，求得的的聲速平平均值將將偏小，，易造成成漏判。。同時還還應分析析考慮聲聲測管間間不平行行產(chǎn)生的的誤差影影響。聲速是材材料的基基本物理理量之一一，它與與混凝土土強度相相關，實測聲速速應大于于或等于于聲速低低限值。聲速低低限值由由同條件件混凝土土試件做做強度和和速度對對比試驗驗，結合合地區(qū)經(jīng)經(jīng)驗確定定。聲速速低限值值相對應應的混凝凝土強度度不宜低于于0.9R（R為混凝土土設計強強度），，若試件件為鉆孔孔芯樣，，則不宜低于于0.85R。當實測混混凝土聲速值低低于聲速速臨界值值時應將其其作為可疑缺陷陷區(qū)。(3.8)式中：νi——第i個測點聲聲速值（km/s）;νD——聲速臨界界值(km/s);聲速臨界界值采用用正?；炷谅曀偎倨骄抵蹬c2倍聲速標標準差之差，即即：(3.9)(3.10)(3.11)式中：νD——聲速臨界界值（km/s）;——正?；炷谅曀偎倨骄抵?km/s);σν——正?；炷谅曀偎贅藴什畈?；νi——第i個測點聲聲速值(km/s)n——測點數(shù)。當檢測剖剖面n個測點的的聲速值值普遍偏偏低且離離散性很很小時，，宜采用聲速速低限值值判據(jù)。即實測混凝凝土聲速速值低于于聲速低低限值時時，可直直接判定定為異常常。(3.12)式中：νi——第i個測點聲聲速值(km/s);νL——聲速低限限值(km/s)。聲速低限限值應由由預留同條條件混凝凝土試件件的抗壓壓強度與與聲速對對比試驗驗結果，結結合本地地區(qū)實際經(jīng)驗驗確定。3、樁身混混凝土缺缺陷波幅幅判據(jù)波幅是相對測測試，也也曾有人人試圖用用概率統(tǒng)統(tǒng)計理論論來確定定臨界值，但由于于樁身混混凝土內(nèi)內(nèi)部結構構的變異異性很大大而難以以找出較較強的波波幅統(tǒng)計計規(guī)律性性，因而而實際中中多是根根據(jù)實測測經(jīng)驗將波幅值值的一半半定為臨臨界值。用波幅平均均值減6dB作為波幅幅臨界值值，當實測波波幅低低于波波幅臨臨界值值時，應應將其其作為為可疑缺缺陷區(qū)區(qū)。(3.13)(3.14)式中：：AＤ——波幅臨臨界值值（dB）；Am——波幅平平均值值（dB）；Ai——第i個測點點相對對波幅幅值（dB）。PSD法是基基于缺缺陷處處聲時時的變變化引引起聲時深深度曲曲線的的斜率率明顯顯增大大，而聲聲時差差的大大小又又與缺缺陷程程度密密切相相關，，因此此兩者之之積對對缺陷陷的反反映更更加明明顯，即(3.15)3、樁身身混凝凝土缺缺陷波波幅判判據(jù)采用斜斜率法法作為為輔助助異常常判據(jù)，，當PSD值在某某測點點附近近變化化明顯顯時，應應將其其作為為可疑疑缺陷陷區(qū)。。(3.16)式中：ti——第i個測點點聲時時值（（μs）;ti-1——第i－１個測點聲時值(μs);zi——第i個測點深深度(m);zi-1——第i－l個測點深深度（m）。5、混凝土土聲速、、波幅和PSD值出現(xiàn)異異常對于混凝凝土聲速和波幅值出現(xiàn)異異常并判判為可疑疑缺陷區(qū)區(qū)的部位位，應采采用水平加密密、等差差同步或扇形掃測測等方法進進行細測測，結合合波形分分析確定定樁身混混凝土缺缺陷的位位置及其其嚴重程程度。對聲速、波波幅和PSD值超越臨界界值異常常或突變變時，應應對缺陷陷處進行行細測。同時結結合波形、施施工工藝藝和施工記錄錄等有關資料料進行綜合合分析，以以確定樁身身混凝土缺缺陷的位置置和程度。。當聲速普普遍低于低限值值時，應通過鉆孔取芯法法檢驗基樁的的混凝土強強度。6、支承樁或或嵌巖板對支承樁或嵌巖樁，宜同時采采用低應變反射射波法檢測樁端的支承情況況。由于超聲波波只能檢測測樁身部分分的混凝土土質(zhì)量，對對于支承樁樁或嵌巖樁樁，宜同時時采用低應應變反射波波法檢測樁樁端的支承承情況，確確保基樁承承載力滿足足設計要求求。