声波透射法汇编
121212-声波透射法检测技术
◆ 由浇灌过程是否连续或中断，判断缺陷是否是二次浇灌 面或由成孔方式和地层岩性判断是否夹泥断桩 ；
◆ 由地层中的黏土层及黏土的塑性指数；终孔后开始浇 灌的时间，判断是否可能严重缩径，从而排除这个部 位的桩身有无缺陷，避免误判，抽芯打不到缺陷的尴 尬局面；
三. 声波法确定桩身缺陷和位置的方法
1. 关于“概率法”
直到 1978年，当时国家建委立项组织混凝土超声检 测专题研究，结论是：混凝土中的缺陷可采用数理统计 方法，建立了由声速辨别有无缺陷的“概率法”。
其思路是：混凝土是非均匀介质，其强度、密实度分布 是随机分布的，相应桩身各点声速高低，也是随机分布的， 且符合正态分布。
而混凝土中的缺陷是人为造成的，它不符合正态分布， 这样我们就可用数理统计的方法找到缺陷与正常混凝土的分 界线，即临界点。
正常混凝土强度（声速）的正态分 布与缺陷临界点的关系如下图所示
v0 Vm sx
用概率法确定的临界值 Vo
v0 Vm sx
vm
1 nk
nk i 1
vi
1
sx
2. 用波幅确定桩身缺陷的平面范围
A.有效接收声场概念
O 点为发射换能器所在位置 O， 为同一平面上接收换能器
上述两组同心圆的交点 就是有效接收声场的范围， 这个范围恰好是一个椭圆定 名为“有效接收声场 ”。
换能器的灵敏度越高有效 接收声场范围越大
2. 用波幅确定桩身缺陷的平面范围 B. 缺陷与效接收声场的关系 缺陷处不同部位对声速和波幅的影响
◆ 发射与接收换能器应符合下列规定：
圆柱状径向振动，沿径向无指向性； 外径小于声测管内径， 有效工作段长度不大于150mm； 谐振频率为30～60kHz； 水密性满足1MPa水压不渗水。
声波透射法实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过声波透射法，对混凝土结构进行无损检测，分析其内部缺陷的位置、大小和性质，验证声波透射法在混凝土结构无损检测中的应用效果。
二、实验原理声波透射法是一种利用超声波在混凝土中传播的声学参数变化来检测混凝土内部缺陷的方法。
当超声波在混凝土中传播时，遇到缺陷（如裂缝、孔洞等）时，会发生透射、反射和散射现象。
通过分析超声波的传播时间、波幅、频率等参数的变化，可以判断混凝土内部的缺陷情况。
三、实验材料与设备1. 实验材料：混凝土试块（尺寸为100mm×100mm×100mm）。
2. 实验设备：- 超声波检测仪- 发射换能器- 接收换能器- 测量尺- 计算机及数据处理软件四、实验步骤1. 准备实验材料：将混凝土试块切割成100mm×100mm×100mm的标准尺寸。
2. 安装声测管：在混凝土试块的两个相对侧面各安装一个声测管，声测管内插入发射换能器和接收换能器。
3. 发射与接收超声波：开启超声波检测仪，将发射换能器置于声测管内，向混凝土试块发射超声波；同时，将接收换能器置于另一声测管内，接收反射回来的超声波。
4. 测量声学参数：记录超声波的传播时间、波幅和频率等参数。
5. 数据处理与分析：将实验数据输入计算机，利用数据处理软件进行分析，得出混凝土内部缺陷的位置、大小和性质。
五、实验结果与分析1. 实验结果：- 混凝土试块内部存在一个直径约为10mm的孔洞，位于试块中心。
- 通过声波透射法检测，发现孔洞处的声波传播时间延长，波幅减小，频率降低。
2. 结果分析：- 孔洞处的声波传播时间延长，说明超声波在孔洞处发生了散射和绕射，导致传播路径变长。
- 波幅减小和频率降低，说明孔洞处的声波能量发生了衰减。
- 根据声学参数的变化，可以判断出孔洞的位置、大小和性质。
六、实验结论1. 声波透射法在混凝土结构无损检测中具有可行性，可以有效地检测混凝土内部的缺陷。
声波透射法测桩培训经典指导教程
特性阻抗Z表征介质的声学特性，其值为介质 的密度和波速的乘积，即Z=ρ×v
1.5 声波在介质界面的反射和折射
项目 材料
杨氏弹性模量 （104MPa）
泊松比 σ
密度 （g/cm3）
声速（m/s）
vP
vS
特性阻抗
ρv (104g/cm2.s)
应用情况
国外始于上世纪40年代后期； 国内始于上世纪50年代中期，1980年代用于桩基检 测，掀起了新一轮应用高潮。
1.1.2 超声波测桩技术规范
建设部标准《基桩低应变动力检测规程》 （JGJ/T 93-95） 中国工程建设标准化协会标准《超声法检测混凝 土缺陷技术规程》（CECS 21:2000） 国家标准《建筑地基基础设计规范》 （GB50007-2002） 建设部标准《建筑基桩检测技术规范》 （JGJ 106-2003） 交通部标准《公路工程基桩动测技术规程》 （JTG/T F81-01-2004）
通常的超声换能器置于混凝土表面发射时 ，振动状况复杂，既有纵向振动又有横向 振动，发射出的超声波既有纵波,也有横 波和表面波。
1.4 声波在介质中的传播速度
同一种类型的波，在同一种介质中，边 界条件不同，传播速度也不同。
无限大或半无限大 介质中纵波速度
v E
1
p
（1）（1 2）
薄板中（板厚远小 于波长）纵波速度
1.3 波的分类
横波(S波) 介质质点的振动方向与波 的传播方向垂直。
横波的传播是使介质产生剪切变形时引起的剪切应 力变化而传播，和介质切变弹性有关。由于液体、 气体无一定形状，其形状发生变化时不产生切变应 力，所以液体、气体不能传播横波 ,横波只能在固 固体中传播。
声波透射法
声波透射法（一）填空题1、砼灌注桩声波透射法测试中，波速的大小反映了桩身砼的质量，决定声波透射法波速大小的物理量为E（弹模）ρ（密度）μ（柏松比），对于密实、完好的正常砼，其测得的波速范围一般为3600-4500。
2、声波透射法的测试的主要物理量有声速、波幅、主频。
3、当桩存在缺陷时，接收的波形发生畸变的原因是波的频散（绕射，反射，透射、散射）现象造成的。
4、声波透射法检测基桩完整性现场测试采用的方法有平测，斜测，扇测5、声波透射法的埋管数量与桩径有关，一般桩径d≤800埋两根，800< d≤2000埋三根，2000＜d埋四根，当埋三根和四根时，其测试截面数分别为 3 、 6 。
6、声波透射法测桩中采用的换能器类型为径向换能器，其主要技术指标有工作频率、指向性，其一般主频率范围为30-50kHZ 。
7、砼灌注桩的成孔方式有冲击成孔，回转成孔，沉管成孔、人工挖孔、，在地下水位较高时，一般采取泥浆护壁钻孔成孔方式。
8、由于声波透射法测试需要预埋声测管,造成其局限为测试成本高、随机性差。
9、当仅有单孔时（如一取芯孔），可通过桩内单孔法方法对桩身完整性进行声波法测试。
10、因为水具有不可压缩性，在声测管中注满清水作为耦合剂，目的是为了尽可能使波能量得到最大传输。
11、声波透射法的测试分析的主要参数有声时、声速、波幅，其中波幅相对最敏感，声速比较有规律。
12、对于预先未预埋声测管的混凝土灌注桩可通过桩外孔透射法方法对桩身完整性进行声波法测试。
13、从所记录到的声波信号曲线上读取波峰值用以计算声波波幅的分贝值，应选择首峰最大值。
在括号内填入判断结果，对打“√”，错打“×”）1、声波透射法中，声时是必测的，频率、声幅一般不测。
（×）2、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。
（×）3、与低应变法不同，声透法波速较准确，可由波速大小来确定砼强度的等级。
（×）4、当采用主频为50kHz的换能器时，其采样时间间隔至少要达到20μs。
声波透射法
10 声波透射法10.1 适用范围10.1.1声波透射法适用于混凝土灌注桩的桩身完整性检测，判定桩身缺陷的位置、范围和程度。
【条文说明】声波透射法是利用声波的透射原理对桩身混凝土介质状况进行检测。
当桩径小于0.6m时，声测管的声耦合会造成较大的测试误差，因此该方法适用于桩径不小于0.6m，在灌注成型过程中已经预埋了两根或两根以上声测管的基桩的完整性检测；基桩经钻芯法检测后（有两个以及两个以上的钻孔）需进一步了解钻芯孔之间的混凝土质量时也可采用本方法检测。
由于桩内跨孔测试的测试误差高于上部结构混凝土的检测，且桩身混凝土纵向各部位硬化环境不同，粗细骨料分布不均匀，因此该方法不宜用于推定桩身混凝土强度。
10.2 仪器设备10.2.1 声波发射与接收换能器应符合下列规定：1 圆柱状径向振动，沿径向无指向性；2 外径小于声测管内径，有效工作段长度不大于150mm；3 谐振频率为30～60kHz；4 水密性满足1MPa水压不渗水。
【条文说明】声波换能器有效工作面长度指起到换能作用的部分的实际轴向尺寸，该长度过大将夸大缺陷实际尺寸并影响测试结果。
换能器的谐振频率越高，对缺陷的分辨率越高，但高频声波在介质中衰减快，有效测距变小。
选配换能器时,在保证有一定的接收灵敏度的前提下, 原则上尽可能选择较高频率的换能器。
提高换能器谐振频率，可使其外径减少到30mm以下，有利于换能器在声测管中升降顺畅或减小声测管直径。
但因声波发射频率的提高，将使声波穿透能力下降。
所以，本规范仍推荐目前普遍采用的30～60kHz的谐振频率范围。
桩中的声波检测一般以水作为耦合剂，换能器在1MPa水压下不渗水也就是在100m水深能正常工作，这可以满足一般的工程桩检测要求。
对于超长桩，宜考虑更高的水密性指标。
当测距较大接收信号较弱时，宜选用带前置放大器的接收换能器，也可采用低频换能器，提高接收信号的幅度。
声波换能器宜配置扶正器，防止换能器在声测管内摆动影响测试声参数的稳定性。
JGJ106 声波透射法
tci = ti − t0 − t
'
vi =
l tci
'
ai Api = 20⋅ lg a0
1000 fi = Ti
14
建筑基桩检测技术规范
声波透射法： 声波透射法：分析与判定
分析与判定（2-1）声速临界值（判据） 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 数据排序 截去明显小值 计算判据 检验 截去小值 重复 3，4，5 得到临界值
12
建筑基桩检测技术规范
声波透射法： 声波透射法：现场检测
现场检测（3）：检测要点 • 考虑声测管壁和水对声时的延迟。
D − d d − ds t = + Vp Vw
'
• 发射与接收换能器系统延迟校正
13
建筑基桩检测技术规范
声波透射法： 声波透射法：分析与判定
分析与判定（1）检测值 • 声时 • 声速 • 波幅 • 主频
6
建筑基桩检测技术规范
声波透射法： 声波透射法：检测方法
缺陷范围的确定（二）
7
建筑基桩检测技术规范
声波透射法： 声波透射法：适用范围
适用范围： JGJ 106-2003：已预埋声测管的 混凝土灌注桩 完整性 缺陷的程度与范围 JGJ/T 93-95 ：混凝土灌注桩 桩径 > 0.6 完整性
8
建筑基桩检测技术规范
(ti − ti−1)2 Z = K ⋅ ∆t = (hi − hi−1)
这是一个对缺陷边沿敏感的量，配合声 时或声幅判据使用
20
建筑基桩检测技术规范
声波透射法： 声波透射法：分析与判定
分析与判定（7）示例
21
建筑基桩检测技术规范
声波透射法： 声波透射法：分析与判定
声波透射法讲义
穿过蜂窝，计算 PSD?
2 幻灯片 32
桩身蜂窝 PSD 计算（续）
2 幻灯片 33
声速临界值确定 将所测得的声速 vi 按从大到小依次排列； 对从 0 开始遂一去掉 vi 序列中最大值和最小值后的数据进行统计，当去掉最小数值后
的数据个数为 k，最大值数据个数 k’，对余下数据按公式进行统计； 将 vn-k 与异常小数据 v01 进行比较，当 vn-k≤v01 时，去掉 vn-k，将 vn-k’与异常大
声时 us 225.6 237.6 238.4 239.2 248.0 240.0
声速 m/s 3546 3367 3356 3344 3226 3333
幻灯片 35
计算平均值：Am=105； 最小值 Amin=98 根据公式 所以，2＃点为异常点
d v
t 2 波幅临界值
Ac Am 6 105 6 99
间距，管斜不会累加． 但是，对 PSD 变化多少，它相应的情况是怎样？
2 幻灯片 26
2 幻灯片 27
桩身夹层 PSD 计算
测点Zi-1 测点Zi
正常砼(波速v1) 桩身缺陷为夹层(波速v2)
L(声测管间距距）
桩身缺陷为夹层的PSD计算图
假
设在夹层中的波速为 3500m/s，正常波速为 3800m/s，测点距为 20cm，管距为 0.8m， 该处的 PSD?
幻灯片 1
2015 年全省地基基础检测岗位证考核培训教材 声波透射法
福建省建筑科学研究院
2 幻灯片 2
原理
由发射换能器（探头）在砼内激发高频波，并用接收换能器记录波在砼内传播过程
中的波动特征．当砼内存在不连续或破损界面时如松散、蜂窝、孔洞、夹层时，将使波
声波透射法
： 、 固体材料中声波衰减因原因不同分为三种主要类型 固体材料中声波衰减因原因不同分为三种主要类型： 吸收衰减 吸收衰减、 散射 、扩散衰 减。前两类衰减取决于介质的特性，而后一类衰减则由 衰减 衰减、 扩散衰减
声源空间特征决定。通常，在讨论声波与介质特性的关系时，仅考虑 前两类衰减。但在估计声波传播过程中的能量损失时，例如声波作用 距离、回波强度时，必须将这三类衰减因素全面考虑：
α=af+bf2+cf4 式中，a、b、c 是介质性质以及散射物特性决定的比例系数。
（c）扩散衰减：
声波发射器发出的超声波波速都有一定的扩散角。在声波传播过程 ， 中， 波速的扩散导致能量的逐渐分散 波速的扩散导致能量的逐渐分散， 从而使单位面积的能量随传播 距离的增加而减弱。 对混凝土而言：强度高的混凝土声波衰减系数小，相对接收波幅大； 强度低的或存在缺陷的混凝土的衰减系数大，相对接收波幅小。当混 凝土质量差或存在缺陷时，接收到的声波信号高频已经损失，频率变 低。 （高频衰减快）
vp vR
= 2 (1 − µ ) 1 − 2 µ
对于混凝土，泊松比一般取μ=0.2-0.3,因此
vp vR
介于 1.63-1.87 之间，
即在混凝土中，纵波波速为横波波速的（1.63-1.87）倍。即：平面纵 速。 波波速大于平面横波波 波波速大于平面横波波速。
3、声波在传播过程中的衰减
， 声波在介质中传播的过程中 声波在介质中传播的过程中， 质点振幅随传播距离的增大而逐渐减小 减。 的现象称为衰 的现象称为衰减 声波衰减的大小及变化即与所使用的超声波频率及 传播距离有关，也与传播介质材料的内部结构及性能有关。因此研究 声波在介质中的衰减情况将有助于了解介质内部的结构及性能。
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声波透射法
（一）填空题
1、砼灌注桩声波透射法测试中，波速的大小反映了桩身砼的质量，决定声波透射法波速大小的物理量为E（弹模）ρ（密度）μ（柏松比），对于密实、完好的正常砼，其测得的波速范围一般为3600-4500。
2、声波透射法的测试的主要物理量有声速、波幅、主频。
3、当桩存在缺陷时，接收的波形发生畸变的原因是波的频散（绕射，反射，透射、散射）现象造成的。
4、声波透射法检测基桩完整性现场测试采用的方法有平测，斜测，扇测
5、声波透射法的埋管数量与桩径有关，一般桩径d≤800埋两根，800< d≤2000埋三根，2000＜d埋四根，当埋三根和四根时，其测试截面数分别为 3 、 6 。
6、声波透射法测桩中采用的换能器类型为径向换能器，其主要技术指标有工作频率、指向性，其一般主频率范围为30-50kHZ 。
7、砼灌注桩的成孔方式有冲击成孔，回转成孔，沉管成孔、人工挖孔、，在地下水位较高时，一般采取泥浆护壁钻孔成孔方式。
8、由于声波透射法测试需要预埋声测管,造成其局限为测试成本高、随机性差。
9、当仅有单孔时（如一取芯孔），可通过桩内单孔法方法对桩身完整性进行声波法测试。
10、因为水具有不可压缩性，在声测管中注满清水作为耦合剂，目的是为了尽可能使波能量得到最大传输。
11、声波透射法的测试分析的主要参数有声时、声速、波幅，其中波幅相对最敏感，声速比较有规律。
12、对于预先未预埋声测管的混凝土灌注桩可通过桩外孔透射法方法对桩身完整性进行声波法测试。
13、从所记录到的声波信号曲线上读取波峰值用以计算声波波幅的分贝值，应选择首峰最大值。
在括号内填入判断结果，对打“√”，错打“×”）
1、声波透射法中，声时是必测的，频率、声幅一般不测。
（×）
2、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。
（×）
3、与低应变法不同，声透法波速较准确，可由波速大小来确定砼强度的等级。
（×）
4、当采用主频为50kHz的换能器时，其采样时间间隔至少要达到20μs。
（×）
5、声波透射法在基桩检测时的换能器，其压电陶瓷片数越多，灵敏度越高；压电陶瓷片数越多，对声波透射法测试越有利。
（√）
6、采样频率越高，频谱分析中频率的分辨率越高。
（×）
7、波速与砼强度有一定的相关关系，波速大小直接与砼强度有关，在准确确定出桩的
波速后，则可由波速大小来确定砼强度的等级。
（×）
8、对于一般的摩擦桩，桩底端砼的好坏和沉渣厚度对桩的承载力影响不大。
（×）
9、声波透射法中，波速的大小也是评价桩身混凝土质量的指标之一。
(√)
10、根据实测数据和临界值的比较即可判断是否有缺陷。
(×)
(三)简答题
1、对于砼桩，低应变法测试的波速和声波透射法的波速是否相同？请用波的传播基本原理和计算公式说明。
不同，反射波法的模型是一维弹性杆，声透法是三维模型，
反射波波速C=（E/ρ）1/2，
声透法波速C=[（E/ρ）*[（1-μ）/（1+μ）（1-2μ）]]1/2对于砼桩μ=0.2，C声=1.1C低，另外由于砼非线性及产生应变量低于低应变故比低应变高。
2、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？
1）声波在砼中传播时，路径上遇到混凝土质量差时，声波将发生衰减，声速降低
，若遇到空洞，空气界面将产生反射和散射，波幅减小，引起波形畸变，通过以上现象判断桩身缺陷。
2）一般测距为0.25m，采用平测或斜测，当发现异常时加密或扇测，3）PSD判据法测斜修正
3、砼并非是均质的材料，声波透射法中波是如何传播的？
1）从应力波传播方面，由于砼是固体，任何固体都能传递应力波
2）从声波传播方面，由于声透法波长大于砼骨料，所以可以在砼中绕射传播
4、用波的传播机理说明你在选择换能器时是如何考虑其主频率的？如何确定声波检测仪系统的T0值？在进行现场测试时，你是如何确定T0值的？
1）（个人发挥）由于声波在砼中传播高频率信号衰减比较大，对缺陷反应敏感，低频的传播距离教远，对缺陷不敏感，所以在保持一定的接收信号幅度前提下尽量使用高频换能器。
（标准答案为）波的衰减与波长有关，管距离大用低频，管距小，用高频。
2）将两换能器平行悬于清水中，逐次改变两者间距，并测定相应声时，做若干点的声时和间距线性回归曲线
t
t=t0+bl
v
3）ΣT0=T0+t1’+t2’(介质声时+偶合声时+管壁声时)
5、你是如何判断缺陷性质的？并说出你的判断的理由及依据。
你又是如何根据测试数据判断桩的缺陷及对桩进行分类的？
1）根据声透法测桩，无法直接判断缺陷性质，应结合施工工艺，地质情况施工记录等综合判断，结合波传播规律综合分析
2）利用声速、声幅、主频临界值综合判断
6、砼灌注桩常见的缺陷有那些？在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？
1）常见缺陷：a断桩;b沉渣过厚;c混凝土离析;d夹泥;e孔洞
2）a几乎无接收波;b波形近无或波幅波速频率急剧下降;c波速基本正常波幅降低;
d波幅、声速、频率降低;e波幅下降声速基本不变，主频下降。
3）a承载力严重下降;b端承力低承载力下降;c强度过低时桩身破坏;d、e对结构承载力有一定影响
7、绘图说明声波透射法在检测桩身完整性时,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？
A：
（1
（2
8、如何布置声波检测管？当声波检测管不平行时,如何判断桩身缺陷及其位置？
（1
（2
8、声波透射法在现场测试完成后,要做哪些数据处理工作？
（1）根据现场检测的各测点声时t c、波幅A p及主频f等数据，得到声速、波幅-深度曲线，需要时可绘制辅助的主频-深度曲线
（2）计算各临界值判据
（3）根据临界值判据及检测数据综合判断桩身完整性
9、与其他相关标准相比，《建筑基桩检测技术规范》JGJ106在声波透射法中增加了哪（几）种判据？与《基桩低应变动力检测规程》JGJ/T93－95声波透射法相比，哪（几）种声学参数异常临界值的判据与JGJ106中的不同？
增加了声速低限值判据。
声速异常临界值的判据不同（采用概率法）
10、采用高频声波有何优缺点？
对缺陷敏感，传播距离短
11、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？
6dB、20dB和60dB。
12、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不变？是使各检测剖面的检测结果具有可比性，便于综合判定
13、声波透射法检测时要求换能器达到良好耦合的目的是什么？为何一般应采用清水作耦合剂？
良好耦合的目的是使尽可能多的声波能量进入被测介质，并经介质传播后被尽可能多地接收。
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。
14、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
15、一根ɸ1200mm灌注桩，声测管中－中距离为1000mm。
在平测时发现某一可疑
测点，遂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？
不合理。
因径向换能器在铅垂面上有明显指向性，收、发换能器的联线与水平面的夹角一般不过30°～40°。
（四）计算题（需列出计算公式、计算过程及单位）
1、声波检测仪的A/D为8位，测得的首波振幅读数分别为127、12.8，用分贝表示其振幅衰减分别为多少？
1．设127为满屏，28=256 A127=20lga i/a0=100dB A12.8=20lga i/a0=80dB
2、当采用主频为25kHz的换能器时，对于正常的一般砼，其声波的波长是多少？
f=25kHz C=3600-4500 λ=C/f=144-180mm/s
（五）作图题
1、如图所示桩，已知在B截面处桩中夹有一泥团，请绘出在A、B处的声波透射法测试波形与频谱分析曲线的大致形状（标出坐标名称）。
2、图示桩,桩身砼设计强度等级为C25，测试数据如下（综合∑T 0为20μs ，桩顶标高为±0.00m ），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。
3、某桩桩身砼设计强度等级为C30，甲检测人员测得桩身质量完好，平均波速为2100m/s，乙检测人员测得桩身质量也为完好，平均波速为6900m/s，请分别分析甲、乙检测结果的正确性及原因。
甲：可能管距输入不正确或砼龄期不足。
乙：可能管距输入不正确。