无损检测材料 2.doc

1、1、绪言（1）研究现状及发展趋势 ；（2）研究目的和意义 （3）主要研究内容及成果 2、无损检测方法的基本原理 （1）地震反射波方法 （2）地震瑞雷波方法3、数值模拟（1）反射波方法数值模拟（2）瑞雷波方法数值模拟4、试验对比与分析5、应用实例分析6、结论与建议地震反射波方法探测原理：从震源出发的地震弹性波向地下介质传播，当弹性波传播过程中遇到不同介质分界面时，部分弹性波能量被反射回到地面，地震仪器系统将其记录并保存下来，经过一系列的数据处理后，得到的地震波场就能反映地下介质分界面的几何形态以及地下介质中的异常体的空间位置和几何形态。该方法的难度在数据处理上，特别是在起伏剧烈的山区做地基异常探

2、测，提高探测精度难度更大。地震瑞雷波方法探测原理：从震源出发的地震弹性波向地下介质传播，当地下介质不均匀或存在不同介质分界面时，除了能形成体波反射波等波动外，还形成了一种面波瑞雷波，它主要沿着地面附近传播，随着深度增加他的能量衰减很快，它的探测深度在一个波长范围之内。它具有频散特性，即不同频率对应着不同的传播速度和不同的探测深度，它对地下介质具有 CT 扫描成像功能。地震仪器系统在地面将它与其它波一起记录并保存下来，数据处理的关键是将记录中的瑞雷面波提取（提纯）出来。瞬时基准面方法（反射波数据处理步骤之一） ：目前，反射波探测方法是基于某一个固定大地水准面（基准面） ，即将在起伏地面上得到的反

3、射波旅行时校正到一个固定的基准面（高程面）上。如果地形起伏较大，探测误差也随之增大。论文采用的是最新研究成果：瞬时基准面校正方法，即基准面随着地面共中心点位置变化而变化，这样就避免了一条测线上高差太大引起的探测误差。瞬时基准面方法数值模拟 ：四层均匀层状介质理论地质模型数值模拟反射波方法数值模拟高保真动校正方法（反射波数据处理步骤之一） ：目前，在已知叠加速度的情况下，常规动校正方法是对共中心点道集中的每个叠加道的每个样值计算动校正量并相应搬动其位置，由于浅层动校正量大、深层动校正量小，因此，有一定振动延续的反射波经过动校正后被拉伸造成畸变。而高保真动校正方法是首先统计反射波的个数、振动延续时

4、间以及各个反射波峰值对应的时间，然后计算峰值对应的动校正量，按此动校正量对每个反射波进行整体搬家，这样就避免了因一个反射波内各个样值的动校正量不同造成的拉伸畸变现象。2.1 粉喷桩质量检测 瑞雷波 CT 在粉喷桩检测方面取得较好效果。图 5-13 为三组粉喷桩采用瑞雷波法无损检测结果，设计桩长均为 11.5m。可见， （a ）桩体完整，中、深部强度相对偏低；（b）浅部桩体缺失，17-20 桩长仅 8.5m，未达到设计桩长；（c）桩体整体欠完整和强度偏低，浅部桩体欠均匀，中部存在缺桩或强度较低异常。 图 5-13 粉喷桩强度分布图2.2 管桩质量检测设计 10 米管桩（整桩） 2.3 管桩质量检

5、测设计 14 米管桩（接桩：7 米6 米）结论：1、通过改进反射波数据处理步骤中的静校正和动校正两个处理方法，即采用瞬时基准面静校正和高保真动校正，反射波方法用于浅层路基洞穴、断层、裂缝、裂隙探测，效果很好。 2、采用 p 变换方法、小波变换阈值判断方法提取面波，结合纵向高分辨方法计算频散曲线，相邻道瑞雷波方法用于粉喷桩质量检测、压实度检测、复合承载力检测和软塑夹层探测，效果很好，是一种路基无损质量检测的行之有效、经济快捷的地球物理方法。 建议：由于高速公路路基情况复杂，建议做分类研究，多做对比试验，进一步提高地球物理方法技术用于路基质量检测中的精度。题目待定：如“无损检测技术在水泥搅拌桩中的

6、应用”或者“地震 xx 方法在 xx 中的应用”（可以将连霍和内蒙古的材料数据实例加进去，也可以吧浅层地震理论和应用加进去）辛酉阳 1 郭士礼 21 黄淮学院,2xxx 学院2013 年河南省科技攻关项目：隐蔽工程 CT 成像技术研究，项目号：软土层是高速公路路基沉降、变形、破坏的主要原因；水泥土搅拌桩是加固软弱地基常用方法。本文主要探讨采用瞬态地震法无损检测水泥土搅拌桩成桩质量，采集方法、压制干扰、提取有效波，波速和成桩质量联系起来。形成一套切实可行的隐蔽工程 CT 成像技术。提高隐蔽工程的检测水平，减少检测盲点，进而推动我国基本建设健康快速发展。1、无损检测方法的基本原理 地震反射波方法探

7、测原理：从震源出发的地震弹性波向地下介质传播，当弹性波传播过程中遇到不同介质分界面时，部分弹性波能量被反射回到地面，地震仪器系统将其记录并保存下来，经过一系列的数据处理后，得到的地震波场就能反映地下介质分界面的几何形态以及地下介质中的异常体的空间位置和几何形态。该方法的难度在数据处理上，特别是在起伏剧烈的山区做地基异常探测，提高探测精度难度更大。地震瑞雷波方法探测原理：从震源出发的地震弹性波向地下介质传播，当地下介质不均匀或存在不同介质分界面时，除了能形成体波反射波等波动外，还形成了一种面波瑞雷波，它主要沿着地面附近传播，随着深度增加他的能量衰减很快，它的探测深度在一个波长范围之内。它具有频散

8、特性，即不同频率对应着不同的传播速度和不同的探测深度，它对地下介质具有 CT 扫描成像功能。地震仪器系统在地面将它与其它波一起记录并保存下来，数据处理的关键是将记录中的瑞雷面波提取（提纯）出来。2、研究现状及发展趋势：水泥土搅拌桩利用天然土和水泥的物理化学作用，具有一定强度，用以提高软基承载力，达到减少软基沉降的目的。而且，水泥土搅拌桩价格低廉、施工速度快、布桩形式灵活，在对沉降有特殊要求的公路、桥梁、港口、工民建、支护、防渗和水利工程中，得到了广泛的应用。但是，国内外对水泥土搅拌桩的检测主要还是采用钻芯、标准贯入、静荷载试验，这些检测具有对原桩有破坏性等局限性，不易推广应用。因此，研究一套无

9、损检测水泥土搅拌桩成桩系统，成为国内外水泥土搅拌桩质量检测发展的必然趋势。3、对比与分析：目前，国内外对水泥土搅拌桩成桩质量检测主要采用钻孔取芯、标准贯入试验和静荷载试验。钻孔取芯抽检桩长，对芯样做抗压强度试验检验桩身强度；标准贯入试验检验桩身强度；静载荷试验检验单桩及复合地基承载力。采用钻孔方法随机抽检桩长，抽检结果可靠。但因钻孔检测属于半破损检测，且设备体积大，占用人员多，成本高，效率低。钻孔的同时可取得一定量的芯样，对芯样做抗压强度试验，获得准确的桩身强度值。当抽取完整芯样较为困难时，可采用标准贯入试验方法，依据规范，通过贯入击数与水泥土强度之间的换算关系来间接判定桩身强度。静载荷试验是

10、检测单桩或复合地基承载力的最可靠方法。但由于试验设备庞大，试验过程复杂，成本高，效率低，不宜大批量抽检。采用隐蔽工程 CT 成像技术检测水泥土搅拌桩可以对水泥土搅拌桩、桩间土进行划分，确定水泥土搅拌桩的入土深度、完整性及垂直度；在不扰动、破坏桩的情况下，通过波速定量处理得到直观的强度的色彩分级显现；能在早期发现桩体的断桩和强度薄弱部位；与静载试验作对比后，能对桩的承载力范围作出范围估计。该方法检测速度快、成本低，能缩短检测周期，加快施工进度。与常规钻孔取芯方法相比，具有直观、无损、环保、成本低、效率高的优势。水泥土搅拌桩成桩质量控制一直是工程界关注的难题，而隐蔽工程 CT 成像技术的研发，使水

11、泥土搅拌桩的质量控制得到了质的飞跃，彻底解决了一直困扰工程界的难题，整体提升隐蔽工程的质量检测水平，保证基本建设的健康快速发展，服务中原经济区的建设。4、粉喷桩质量检测 工程实例 瑞雷波 CT 在粉喷桩检测方面取得较好效果。下图为三组粉喷桩采用瑞雷波法无损检测结果，设计桩长均为 11.5m。可见， （a ）桩体完整，中、深部强度相对偏低；（b）浅部桩体缺失，17-20 桩长仅 8.5m，未达到设计桩长；（c）桩体整体欠完整和强度偏低，浅部桩体欠均匀，中部存在缺桩或强度较低异常。 图 粉喷桩强度分布图5、结论与建议采用 p 变换方法、小波变换阈值判断方法提取面波，结合纵向高分辨方法计算频散曲线，

12、相邻道瑞雷波方法用于粉喷桩质量检测、压实度检测、复合承载力检测和软塑夹层探测，效果很好，是一种路基无损质量检测的行之有效、经济快捷的地球物理方法。 1）在 域和时空域联合提取瑞雷面波，消除直达波、反射波、声波和随机干扰等干扰波，有效分离瑞雷面波；2）纵向高分辨率相邻道频散曲线计算方法，既解决了常规方法所存在的多道综合效应，提高瑞雷波无损检测的横向分辨率，解决小规模和局部异常的探测问题，又提高了纵向分辨率，有效解决深层低频段的勘探精度。通过提高横向和纵向分辨率，直观图示的水泥搅拌桩的桩长、桩身强度变化情况，达到水泥搅拌桩 CT 成像的目的；3）成图，直观图示水泥搅拌桩的桩体长度、完整性及垂直度，色彩分级显示状体强度变化。瑞雷波法检测水泥搅拌桩能在不扰动、破坏桩的情况下，在早期发现桩体的断桩或强度薄弱部位，与静载试验作对比后，能对桩的承载力作出范围估计。建议：由于高速公路路基情况复杂，建议做分类研究，多做对比试验，进一步提高地球物理方法技术用于路基质量检测中的精度。作者简介：辛酉阳（1982.07）硕士，实验师，主要从事实验教学与检测研究工作。郭士礼（1982.08）博士，