超声波

1 超声波复习 一、 填空： 1、如果障碍物的尺寸远大于波长，则声波在两种介质的界面处发生（反射）（折射）等现象。与波长相近，显著的绕射现象；比波长小，大部分能量饶过障碍物，少部分能量向四周散射。 3、声波透射法检测基桩现场测试采用的方法有（平测）（斜测）（扇形测法）。 4、当桩存在缺陷时，接收的波形发生畸变的原因是波的（绕射）现象造成的。 5、砼灌注桩声波透射法测试中，波速的大小反映了（砼的密实程度），决定声波透射法波速大小的物理量为（声时），对于密实、完整的正常砼，其测得的波速范围一般（3600-4200）。 7、声波透射法测桩中采用的换能器类型为（径向换能器），其主要技术指标有（共振频率和指向性），其一般主频率范围为（20-60kHz） 8、声波衰减的原因主要由以下三种类型：(吸收衰减)(散射衰减)(扩散衰减) 9、当仅有单孔时（如一取芯孔），可通过（单孔透射法）对桩身完整性进行声波法测试。 10、由于水具有（均匀性），在声测管中注满清水作为（耦合剂），目的是为了（减少声波能量损失）。 11、分贝的定义：信号幅值或功率与参考量的比值以10为低的对数。 12、声波透射法测试分析的主要参数有（声速）、（波幅）（主频），（波形）其中（波幅）相对最敏感，（声速）比较有规律。 13、系统误差（在同一量的多次测量工程中，保持恒定或以可预知方式变化的测量误差的分量偏差某值与参考值之差）相对误差（绝对误差与被测量真值的比值）绝对误差（测量值与算数平均值之差） 14、由于声波透射法测试需要（预埋声测管），造成其局限为（随机性）（增加额外成本） 15、声波透射法检测时，判断缺陷的物理量有： （1）波速（√）（2）波幅（√）（3）波形特征（√）（4）测管间距（×）（5）测管材质（×）（6）测管数量（×） 16、钻芯法测桩的主要功能有哪些？如果给你某一段桩身混凝土的芯样照片，你能做出什么描述或判断？ 测定桩长，检测桩身混凝土强度，桩底沉渣厚度，桩端持力层岩土性状（强度）和厚度，桩身完整性。 根据照片只能得出该段桩身混凝土的完整性描述。

二、判断题 1、对于桩径大于2.0米的桩，声测管间的距离较大，应采用高频换能器。（╳） 2、声波投射法中，仅测试频率、升幅就可以了。（╳） 3、由于声波投射法波速较准确，因此可由波速大小来确定砼强度的等级。（╳） 4、临界值是判断缺陷的指标，根据临界值即可判断是否有缺陷。（╳） 5、采用概率法声速异常值判据时，异常值的大小与声速的绝对大小有关。（╳） 6、钻芯法中当钻芯孔为一个时，宜在桩中心位置开孔。（╳）

1、可用于检查桩身完整性的检测方法有（钻心法、高、低应变法、声波透射法） 2

四、简答题 1、对于混凝土桩，低应变法测试的波速和声波透射法的波速是否相同？请用波的传播原理和公式说明 解：不同。 低应变法把桩视为一维杆件，忽略应力波传播过程的横向尺寸效应，波速和材质有关C=（ E /ρ）1/2而声波透射法是三维空间模型，满足无限体条件，波速与材质和波松比有关c=（ E /ρ×(1-u) /(1+u)×(1-2u)）1/2；声波透射法波速比低应变法高。 2、如何根据桩径布置声测管？进行几个面测试？当声测管不平行时，如何判断。 答：声测管埋设应符合下列要求；1、D≤800mm ,2根管;2、800mm＜D≤2000mm ,不少于3根管;3、D＞2000mm, 不少于4根管; 声测管不平行时，辅助以斜率法(PSD)来判断;或进行测斜后判断. 当声测管不平行时，变化是渐变的，当混凝土突然变化时就是缺陷位置。

3、概述声波透射法检测桩身完整性的基本原理？ 答：当声波在混凝土传播时，如果混凝土中有缺陷时，会引起声波发生绕射、散射、折射从而导致： ①声时增大（波速降低）、②首波振幅降低、③波形畸变，主频降低 声波透射法正是利用两个声测管、测试声波在声测管之间的混凝土中的透射波、分析透射波上述参数的变化来判断桩身完整性。 4、简述声波透射法测试桩身完整性的基本原理和方法，声测管倾斜时又是如何进行检测和分析的？ 基本原理：声波在混凝土中传播时，遇到混凝土质量差时，将产生漫射、散射、或者反射，声波遇到混凝土缺陷时，使传播路径复杂，引起波形畸变，根据接收的声速及声幅，判断桩身缺陷位置及性质。 方法：平测、斜测、扇测； 斜测时，使收、发换能器保持一定的高程差，在声测管内以相同步升降进行测试，对可以点进行探测； 分析:根据声速、PSD判据、波幅、主频以及实测波波形进行综合分析。 5、灌注桩常见的缺陷有哪些？声波透射法测桩中其如何表现？其对桩的竖向承载力分别有什么影响？ 答：灌注桩常见缺陷： 1、沉渣过厚，声速和振幅剧烈下降，对桩端承载力影响较大 2、泥砂与水泥浆的混合物，声速和振幅明显下降，严重影响承载力 3、孔壁坍塌或泥团，声速振幅均下降，若泥团裹住声测管，则振幅剧烈下降，承载力有一定影响。 4、混凝土离析，声速正常，振幅下降，对桩承载力有一定影响 5、气泡密集的混凝土，声速下降不明显，能量因散射明显衰减，接收能量明显下降，承载力影响不明显。 6、采用高频声波有何优缺点？ 答：提高了声时测量准确度，但增加了声波在传播过程中的衰减。

5、声波透射法测得的混凝土波速与反射波法测得的混凝土波速有何区别？为什么？ 答：声波测试所用探测频率高、波长短，满足无限体条件，波速与介质的弹模、密度及波松比有关。反射波法所用的探测频率低 ，满足一维弹性条件，其波速仅与弹模及密度有关。 3

无限体的波速比一维杆件波速高。 7、假设波幅分别降低1倍10倍和1000倍，用分贝（dB）表示时各为多少？ （已知振幅lg2=0.3,写出计算过程） 答：1倍时 20× lg0.5=-6db 10倍时 20× lg0.1=-20db 100倍时 20× lg0.001=-60db 8、采用主频25kHZ的换能器时，对于正常的一般混凝土，声波波长时多少？ 答：f=25Khz，波速一般为C=3600-4500M/S 则λmax=C/f=4500/25000=0.18m λmin=C/f=3600/25000=0.14m 其波长范围为：14-18cm.

10、一根1200mm灌注桩，声测管中距离为1000mm，在平测时发现某一可疑测点，随在该点深度附近采用斜测，收、发换能器的固定高差为1000mm,请说明这种测量方式是否合理？、 解:不合理。因径向换能器在铅锤面上有明显指向性，收发换能器的联线与水平面的夹角一般不过300 ～400。

11、为何要强调在同一根桩的各检测剖面的检测过程中，声波发射电压和仪器设置参数应保持已知一致？ 答：是使各检测剖面的检测结果具有可比性，便于综合判定。 12、简述利用声波传播速度、波幅、频率及波形等声学参数判定混凝土缺陷的原理？ 答：当混凝土存在缺陷时，声波在这些部位传播会发生波的折射、反射、绕射现象，从而使声时加长、传播速度降低、波幅衰减、频率向低频漂移、波形畸变，故上述声学参数可明显对混凝土中的缺陷作出反映。

13、声波投射法检测时要求换能器达到良好耦合的目的是什么？为何一般采用清水做耦合剂？ 答：良好耦合的目的是尽可能多的声波能进入被测介质，并经介质传播后被尽可能多的接收。如果声测管中含泥浆、砂等悬浮固体颗粒，会使声波产生较强的散射和衰减，影响测量结果。用水做耦合剂是水具有不可压缩性，更好的传递能量。 15、绘图并说明声波透射法测桩时，在显示屏上观测到的完整密实混凝土及低质混凝土的接受波形及频谱分析曲线的大致形状？ 答：（1）接受波形： （2）频谱形状

20、绘图说明声波透射法在检测桩身完整时，在显示屏上观测到的完整、密实砼的接受波形。有哪些声学参量可以反映出桩身的缺陷，为什么？ （1）声时或声速：若混凝土均匀，各断面所测得声时值基本相同；桩身有缺陷，缺陷部位对应的声时加大。 （2）频率：声波穿过混凝土时各频率成分衰减程度不同，高频部分衰减大。因而接收信号的主频率向低频端漂移。庄生有缺陷时，接收的频率明显偏低。 （3）幅值：桩身有缺陷，接收的波幅降低，波形畸变。

17、采用概率法声速异常值判据时，异常值的大小是否与声速的绝对大小有关？ 无关。 4

22、某工程采用人工挖孔扩底灌注桩，桩径为800mm至2400mm，桩长16米，桩端为密实的砂卵石层，总桩数为92根，桩身砼设计强度等级为C25. 1、请给出你的超声波试验方案; 试验桩数为10根。 小桩径时，采用高频换能器，大桩径时，采用低频换能器。 20号桩的测试数据如下（测试系统综合T0为20μs,桩顶标高为±0.00mm），请绘图说明缺陷的大致范围（标出坐标），并图示说明你的判断方法。 5 1、画出你单位质量体系文件结构图（需标明其文件层次），并简要叙述各层次内容及作用 第一层文件：质量手册 内容：组织与管理，质量体系运行，各个要素管理 作用：阐述公司质量方针、质量目标，并描述其他质量体系的纲领文件，包括了公司全部质量控制要求 第二层文件：程序文件 过程控制文件 保证质量活动放入方法和措施。 第三层：作业指导书 各个检测方法的作业规范（静、高、低、声波透射、锚杆锁定检测） 保证保证质量手册和质量体系程序正确、有效运行放入保证性文件，也是实施质量手册的支持性文件。 第四层文件：质量记录及报告 表格、报告以及数据 检测质量达到规定要求的质量证明，是质量体系有效运行的记载 2、如何进行管理评审？其作用是什么？ 公司质量体系的评审由公司总经理组织技术负责人、质量负责人、各检测部主任、内审员等有关人员进行。每年进行一次，如因环境或组织结构发生较大变化时，应适时进行管理评审。管理评审前须准备好充分的资料和信息，在管理评审会仪上对体系的适应性、有效性进行评审，并进行必要的更改和改进。根据评审的实际情况制定并实施相应的纠正措施 作用：为确保质量管理系的适宜性、有效性和规律，就本公司质量方针、目标及检验活动进行评价，以达到其持续适宜和充分有效。