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基桩声波透射法技术研究 　　摘要本文介绍了基桩声波透射法检测原理，并对检测数据进行了分析和判断 关键词基桩声波透射法声速判据波幅判据PSD判据综合判定 中图分类号：P407.3 文献标识码：A 基桩声波透射法与其他完整性检测方法相比具有信息量丰富、无测试盲区、检测精度高以及场地局限性小等优点，因此被广泛应用到大直径基桩桩身完整性检测中。 1 基桩声波透射法检测原理 在检测过程中，由超声脉冲发射源向混凝土内发射调频弹性脉冲，并用高精度的接收系统记录该脉冲波在混凝土内传播过程中表现的波动特性；当混凝土内存在不连续或破损界面时，缺陷形成波阻抗界面，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、孔洞等严重缺陷时，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、不同高度上的超场波动特征，经过处理分析就能判别测区内混凝土存在缺陷的大小及其空间位置。 2 检测数据的处理 各测点的声时tc、声速v、波幅Ap及主频f应根据现场检测数据，按下列公式进行计算，并绘制声带－深度（–z）曲线、波幅–深度（Ap–z）曲线，需要时可绘制辅助的主频–深度（f-z）曲线。 tci=t--t0-t’ νi=l’/tciApi=201gai/a0fi=1000/Ti 式中tci为第i测点声时（μs）；ti为第i测点声时测量值（μs）； t0为仪器系统延迟时间（μs）；t’为声测管及耦合水层声时修正值（μs）； L为每检测剖面相应两声测管的外壁间净距离（mm）; νi为第i测点声速（km/s）; Api为第i测点波幅值（dB）; ai为第i测点信号首波峰值（V）； a0为零分贝信号幅值（V）； Ti为第i测点信号周期（μs）； fi为第i测点信号主频值（kHz）,也可由信号频谱的主频求得。 3 数据分析与判断 （1）声速判据。声波在传播路径上遇到缺陷时分两条路径传播：一是绕过缺陷分界传播；二是直接穿过缺陷。由于我们是以首波来读取声时值，所以无论声波在何种路径上传播，所测的声速要比正常部位小。声时的测读受到声波脉冲收发间距影响，由于混凝土的衰减作用，当声波脉冲穿过混凝土时，其高频部分首先被衰减，穿越的距离越长，接受频率越低，接受波前明显平缓，因而在声时测读时使读数起始点后移，计算声速较低。综合国内外部分研究资料，并通过一部分完好桩（已扣除t）与预留试块声速的比较，取以下修正值： L=100cm，Ki=1.05； L＝150cmKi＝1.020;L=200cm Ki＝1.023； 为了使在同一根桩中的各个剖面的声速具有参考性，声测管的宜布置为正三角形或正方形，并确保声测管的平行度。 ①概率法。该方法由南京水利科学院高级工程师罗骐先提出，它是一种单一的声速参数。以一个剖面的所有测点（一般测点总数不小于20个）为统计样本，首先剔除可疑的数据（当出现因声测管弯曲、系统延时t0设置不当、人为因素等造成声速明显高于或明显低于混凝土正常波速）。统计整根桩的声速平均值μ和标准差σ，然后进行判断： 对于某个低限声速C1值，计算该点的Ki值：Ki=C1-μ/σ，再根据Ki值查正态分布表，求出C1值出现的概率P（C1）允许出现的次数N﹒P（C1），若N﹒P（C1）＜1说明在正常情况下一次也不出现，若实现了，则表明该点是缺陷。 声速概率法本质上是一种相对比较法，在各种情况下获得的物理量比较单一，受检测人员操作经验的影响比较小。但其变化幅度和范围不大，对缺陷反应不十分明显。在进行数据分析时，应结合实际声速与正常值的偏离程度以及其他声学参数进行异常点的鉴别和缺陷判定。 ②声速低限值法。当检测剖面n个测点的声速值普遍偏低且离散性很小时，宜采用声速低限值判断； νi＜νL 式中：νi 第i测点声速（km/s） νL 声速低限值（km/s）,由预留同条件混凝土试件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。 当上式成立时，可直接判断为声速低于低限异常。 使用声速低限值作为判据时，一般声速低限值相对应的混凝土强度不宜低于0.9R（R为混凝土设计强度），若试件为钻芯样，则不宜低于0.85R。声速低限值应根据混凝土龄期合理取值，否则低限值判据便没有实际意义。 （2）波幅判据。一般认为，接收波幅强弱与混凝土的黏塑性有关。接收波幅值越低，混凝土对声波的衰减就越大。根据混凝土中声波衰减的原因可知，当混凝土中存在低强区、离析区、夹泥、蜂窝等缺陷时，吸收衰减和散射衰减增大，使接受波波幅明显下降。波幅对缺陷的反应比较