声波探测技术和地质雷达检测
地质雷达法与声波法在挡墙质量无损检测中的应用
目前? 挡土墙质量检测多采用传统的检验方 法 ? 即开孔或开槽取样检测 ? 该方法不仅效率低 \ 代表性差 \ 偶然性大 ? 而且会破坏衬砌和墙体的整 体性 O 因此 ? 人们一直在寻找一种高效 \ 全面 \ 快 速的检测方法 ? 使这些病害能够提前得到治理 O 目 前 ? 声波和地质雷达技术在浆砌片石挡墙质量无损 检测试验工作中? 由于其具有分辨率高\ 图像直 观 \ 对场地条件要求低等优点 ? 在工程勘察与工程 检测领域中已得到越来越广泛的应用 O 性差异的界面是使用探地雷达技术的前提条件和基 础 O 由于挡墙是由块石和砂浆垒砌而成 ? 具有一定 的孔状结构 ? 是固体 \ 液体 \ 气体的混合体 ? 因此 不同材质垒块间的接触面 \ 同一材质砌块内部的不 连续面 \ 片石与砂浆层之间的接触面 \ 墙体与空气 之间的接触面 \ 墙体与回填之间的分界面 \ 围岩内 部的裂缝面和节理面等都是良好的雷达波反射界 面 ? 所有这些都为雷达和声波检测准备了条件 O 地质雷达对挡墙的检测是通过主机天线向地下 (或挡墙内 > 发射频率为数百兆赫的电磁波 ? 当电磁 波遇到不同媒质的界面时便会发生反射 ? 反射波返 回地表面 ? 被接收天线所接收 ( 发射与接收可为同 一天线 > 的一个过程 O 在此过程中 ? 雷达主机记录 下电 磁 波从 发 射到 接 收 的双 程 旅行 时 间 ! ? 而 电 磁
测绘中的土层测量技术详解
测绘中的土层测量技术详解地球是我们人类赖以生存的家园，然而，在这个广袤的地球上，地质条件千差万别，土壤类型各异。
在大规模的建设工程中，了解土层的性质和结构是至关重要的。
测绘中的土层测量技术就是帮助工程师和地质学家对土层进行详细研究和评估的重要手段。
一、地质雷达地质雷达是一种非侵入性的测量技术，能够通过地下反射的电磁波信号来探测土壤中的不同层次和结构。
地质雷达首先在地表放置发射天线，然后检测地下反射回来的信号。
通过分析这些信号的特征，可以确定土层的深度、密度和水分含量等参数。
地质雷达技术的优点在于快速、准确和可重复性强。
同时，地质雷达也具有一定的局限性，比如它对高电导率的地下材料不敏感，无法探测到深层的土壤信息。
因此，在实际应用中，地质雷达常常和其他探测技术相结合，以获得更全面的土层信息。
二、声波测量声波测量是一种常用且有效的土层测量技术。
声波在地下传播时会受到土壤的密度和硬度等因素的影响，通过测量声波的传播速度和回波信号的特征，可以推断出土层的性质。
声波测量可以通过不同的方式进行。
例如，敲击地面或使用震动装置产生刺激声波，然后使用接收器接收回波信号。
这种方法简单易行，但适用范围有限。
另一种方法是使用地势声波，即使用自然声源（例如车辆经过）产生的声波信号。
这种方法相对复杂，但适用范围更广。
三、电阻率测量电阻率测量是一种基于电学原理的土层测量技术。
土壤的电阻率与其含水量和矿物成分密切相关，通过测量土壤的电阻率变化，可以推断出土层的含水量和盐分等信息。
电阻率测量通常使用电极插入地下的方式进行。
电极将电流引入土壤中，然后测量电势差，通过计算电阻率可以得到土层的相关参数。
这种方法具有非侵入性、操作简单和数据处理方便等优点，因此在土层测量中得到广泛应用。
四、激光测距激光测距是一种基于光学原理的土层测量技术。
通过激光器发射的激光束和接收器接收到的反射信号，可以测量土层的厚度和表面形貌等参数。
激光测距技术一直以来都是测绘领域中的重要工具。
声波探测技术和地质雷达检测
sin VP0
P2
VP2
精品课件
2、声波的传播规律
考虑垂直入射，θ1 =0 则S1=S2=0
反射系数： nP1 2V2 1V1 P0 2V2 1V1
透射系数： TP2 21V1 P0 2V2 1V1
波阻抗：介质密度
P0
与波速之积。
声波反射条件：
界面上下介质的波阻抗 之差；波阻抗差越大， 反射越强；
精品课件
2、声波的传播规律
二、声波的反射、透射和折射来自斯奈尔定律： sin1sin2sirn 1sirn 2
VP1 VP2 Vs1 Vs2
S1
P0
γ1
P1
θ
θ1
精品课件
γ2 θ2 P2
S2
2、声波的传播规律
二、声波的反射、透射和折射
入射角和折射角的关系
sin VP1 sin 2 VP2
P0
临界角
问题：波阻抗差为零时，如何？精品课件
波阻抗
S1
γ1 θ1
P1
1 V1
2 V2
γ2 θ2 P2
S2
3、声波探测技术
1 声波的利用：波速、振幅、频率、波形等；目前利 用最多的是波速，特别是纵波波速。
2 弹性参数：
Vp
2G
E(1) (1)1(2)
Vs
G
E
2(1)
V R0 .81 7 1 .122 (1 E )0 .81 7 1 .12 V s
精品课件
3、声波探测技术
影响岩体（石）波速的主要因素：
(1)岩石越致密，岩体声速越高。波速公式中，波速与
密度成反比，但密度增高，弹性模量将有大幅度的增高， 因而波速也将越高。
地质雷达检测
地质雷达检测
地质雷达技术是一种高科技的地质勘探手段，它可以对地下深处的地质成分、地形特征和地下水进行详细的研究。
地质雷达技术利用电磁波将地球上深层的地质信息探测后传输回控制中心，用于地质结构的识别与勘探。
地质雷达技术的操作主要分为前期准备工作、施工设计等，工作流程如下：
1、对地层设施及设备进行分析和评估。
在前期准备工作中，确定勘探地点地层设施及其参数，如岩性、岩溶类型、岩溶形态以及孔洞类型、大小和深度等等，以确定雷达探测的参数和施工条件。
2、地层勘探。
利用雷达装置进行地层探测，以掌握地层的现状，确定其地质结构及剖面，以便进行分析和预测。
3、深度探测。
根据地层勘探结果，把雷达装置放置在一定深度，进行深度探测，以确定地层结构特征。
4、探测资料处理。
将探测所得数据及图像进行处理，得到准确的地质结构及剖面，对其形态和结构特征进行评价与分析。
地质雷达技术在采矿、勘探、地质测量等领域有着广泛的应用，可以深入快速地精确检测出地层的结构、构造、岩性特征及地下水的位置和状况等，为开发者提供了有价值的参考信息，对建设设施、发掘旅游资源提供了重要的支持。
泥浆护壁成孔灌注桩桩基嵌岩深度检测方法
泥浆护壁成孔灌注桩桩基嵌岩深度检测方法泥浆护壁成孔灌注桩是一种常用的桩基施工方法，其施工质量直接影响到桩基的承载能力和稳定性。
其中，桩基嵌岩深度是一个重要的指标，对于确保桩基的稳定性和承载能力具有重要意义。
本文将介绍几种常用的泥浆护壁成孔灌注桩桩基嵌岩深度检测方法。
一、常规测深方法常规测深方法是最常用的检测方法，通常使用直接测量深度的方式进行。
具体步骤如下：1.将检测工具（如测深钻具）插入桩中，直至触及到岩石或其他硬质地层。
2.根据插入的深度，确定桩基嵌岩深度。
然而，常规测深方法存在一些局限性。
首先，测深钻具可能会因为硬质地层而断裂或断针等问题；其次，该方法只能提供一个局部的深度数据，无法全面了解桩基嵌岩情况；最后，由于测深钻具的尺寸限制，该方法只适用于较粗的桩基。
二、声波检测方法声波检测方法是一种非侵入性的检测方法，通过测量声波在不同地层中传播的时间和速度来推算出桩基嵌岩深度。
具体步骤如下：1.在桩顶或桩侧面安装发射器，向地下发射声波。
2.接收由地下传播回来的声波信号，并计算传播时间和速度。
3.根据声波传播时间和速度的关系，推算出桩基嵌岩深度。
声波检测方法具有非侵入性、高效、可全面探测的优势，但也存在一些限制。
首先，该方法对地下介质的要求较高，如地下介质的均质性、岩石类型和密度等都会对检测结果产生影响；其次，由于声波传播受到地下介质的干扰，其测深精度可能会受到一定限制。
三、电阻率法电阻率法是一种基于地下电阻率变化来检测桩基嵌岩深度的方法。
具体步骤如下：1.在桩基附近埋设电极，形成一个电流通路。
2.测量电阻率随深度的变化曲线，通过电阻率的变化判断桩基嵌岩深度。
电阻率法可以提供连续的测量结果，并且可以区分不同的地层。
但是，该方法对地下介质的要求较高，如地下介质的导电性和均质性对检测结果产生较大影响。
四、地质雷达法地质雷达法是一种非侵入性的地下探测方法，通过测量地下介质对雷达波的散射和反射，推断桩基嵌岩深度。
无损检测技术在城市地下管网检测
无损检测技术在城市地下管网检测无损检测技术在城市地下管网检测中的应用，是现代城市管理与维护中的关键技术之一。
随着城市化进程的加速，地下管网作为城市基础设施的“生命线”，其安全性和可靠性直接关系到城市运行的稳定和居民生活的质量。
而无损检测技术以其不破坏被检对象结构完整性的特点，在确保城市地下管网系统正常运行的同时，能够高效准确地发现并评估潜在问题，对于预防事故、延长管网寿命、降低维修成本具有重要意义。
以下是无损检测技术在城市地下管网检测中的六个关键应用点。
一、管道内部状况的可视化检测采用如闭路电视(CCTV)检测、管道机器人等无损检测技术，能够深入到地下管道内部进行高清视频拍摄，直观展示管道内壁状况，包括裂缝、腐蚀、沉积物堆积、异物堵塞等情况。
这些信息对于制定维护计划、评估修复策略至关重要，确保了检测过程既不会中断服务也不会对管网造成额外损害。
二、声纳检测与定位在水流较大或能见度低的复杂环境下，声纳检测技术成为首选。
通过发射声波并接收反射信号，可以生成管道截面形状、淤积物分布的三维图像，精确测定管径变化、检测潜在的结构缺陷。
结合GPS定位系统，还能准确标定缺陷位置，便于后续维修作业的快速定位与执行。
三、电磁检测与地质雷达电磁检测技术，尤其是地质雷达（GPR），利用高频电磁脉冲穿透地面，对地下管线进行探测，能够非侵入性地确定地下管网的走向、深度及是否存在异常。
这对于规划新的施工项目避免损坏既有管网，以及查找未记录或遗忘的老旧管道具有极高的实用价值。
同时，通过对回波信号的分析，还能评估土壤条件，预测可能的侵蚀风险。
四、超声波检测与泄漏定位超声波检测技术适用于检测地下水管的微小泄漏和评估管壁厚度。
通过发送超声波并分析返回的信号变化，可以准确识别水下泄漏点，甚至在泄漏初期就能被发现，大大减少了水资源的浪费和防止了因泄漏引发的地面塌陷等严重后果。
此外，超声波还可以用于评估材料的疲劳程度，预警潜在的破裂风险。
地下管线探测方法
地下管线探测方法地下管线探测是一项重要的工程技术，可用于寻找和定位城市中埋藏的各种地下管线，如自来水管道、燃气管道、通信管道等。
在进行地下管线探测时，需要采用多种方法和技术，以确保准确、高效地完成任务。
以下将介绍一些常用的地下管线探测方法。
1.电磁感应法电磁感应法是一种常用的地下管线探测方法，它利用电磁场的变化来检测地下管线。
在进行探测时，可以使用金属探测器或地质雷达等设备，将电磁波辐射到地下，通过接收返回的电磁信号来确定管线的存在和位置。
这种方法适用于埋深较浅的管线探测，但对于非金属管线的探测效果较差。
2.地下雷达法地下雷达法是一种利用电磁波检测地下管线的方法。
该方法通过向地下发射高频电磁波，然后接收并分析回波信号，以确定地下管线的位置和特征。
地下雷达法可以探测到各种类型的管线，包括金属和非金属管线。
然而，由于电磁波的传播受到地下介质的影响，该方法在复杂地质环境中的探测效果不一定理想。
3.地磁法地磁法是一种通过测量地磁场的变化来确定地下管线的方法。
在地下管线中通过电流时，会在周围产生磁场。
地磁法利用这种变化来检测和定位地下管线。
该方法适用于金属管道的探测，但对于非金属管道的探测效果较差。
4.声波法声波法是一种利用声波进行地下管线探测的方法。
该方法通过在地下发送声波脉冲，并通过接收返回的声波信号来确定管线的位置。
声波法可以有效地探测到水管道等流体输送管线，但在杂音较大的环境中的探测效果可能受到影响。
5.地面雷达法地面雷达法是一种利用声波探测地下管线的方法。
该方法通过向地下发射声波脉冲，然后接收并分析回波信号，以确定地下管线的存在和位置。
地面雷达法适用于各种类型的管线探测，包括金属和非金属管线。
然而，由于声波在不同介质中的传播特性不同，地下管线的埋深和材料可能会对探测效果造成一定影响。
以上是一些常用的地下管线探测方法。
在实际应用中，根据探测目标和环境条件的不同，可以选择合适的探测方法或结合多种方法进行探测。
声波探测技术和地质雷达检测
2、声波的传播规律
二、声波的反射、透射和折射
斯奈尔定律： sin1sin2sirn 1sirn2
VP1 VP2 Vs1 Vs2
P0
γ1
θ
θ1
S1 P1
γ2 θ2 P2
S2
2、声波的传播规律
二、声波的反射、透射和折射
入射角和折射角的关系
sin VP1 sin 2 VP2
临界角
sin VP0 VP2
发射天线
接收天线
直达波
目标体 反射波
4.方法原理
• 超高频电磁波（10MHz－5000MHz） • 由于地下介质往往具有不同的物理特性，如介质的介电
性、导电性及导磁性差异，因而对电磁波具有不同的波 阻抗，进入地下的电磁波在穿过地下各地层或管线等目 标体时，由于界面两侧的波阻抗不同，电磁波在介质的 界面上会发生反射和折射，反射回地面的电磁波脉冲其 传播路径、电磁波场强度与波形将随所通过介质的电性 质及几何形态而变化，因此，从接收到的雷达反射回波 走时、幅度及波形资料，可以推断地下介质或管线的埋 深与类型。
3 结构工程： 3）混凝土裂缝检x1 cos d 2 a2 x22 2ax2 cos
5、声波探测技术应用的应用
3 结构工程： 3）混凝土裂缝检测 贯穿裂隙的探测
5、声波探测技术应用的应用 3 结构工程： 4）深孔法混凝土裂缝检测
37
地质雷达检测
1.什么是雷达
RAdio Detection And Ranging
（无线电探向和测距）
利用电磁波探测目标的电子设备。发射电磁波 对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电 磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方 位、高度等信息。
雷达最初是用于军事目的， 探测空中目标体
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
换能器和被测表面良好接触 探测频率的选择：20KHz
20
5、声波探测技术应用的应用 地质、岩土、结构工程
1 地质工程： 1）围岩松弛带的测试
21
5、声波探测技术应用的应用
22
5、声波探测技术应用的应用 1 地质工程： 2）评价完整性程度，估算岩体强度。
据完整性系数进行岩体质量分级
P0
P2
9
2、声波的传播规律
考虑垂直入射，θ1 =0 则S1=S2=0
反射系数： nP1 2V2 1V1 P0 2V2 1V1
透射系数： TP2 21V1 P0 2V2 1V1
波阻抗：介质密度
P0
与波速之积。
声波反射条件：
界面上下介质的波阻抗 之差；波阻抗差越大， 反射越强；
问题：波阻抗差为零时，如何？ 10
1．利用声波参数结合地质因素，对工程岩体进行分类、分级；
2．利用声波探测技术评价地下工程围岩的稳定性，包括围岩松弛 带范围的测定和围岩稳定性的定期观测；
3．利用声波探测技术，进行工程地质勘探钻孔及孔间地质剖面分 层，确定风化层厚度，为设计开挖及处理提供依据； 4．岩石和岩体的物理力学性质的测定。如动弹性模量、泊松比等 ； 5．岩体中存在缺陷，如构造断裂、岩溶洞穴的位置、规模，张开 裂缝的延伸方向和长度的探测； 6．工程岩体施工及加固措施效果的检测，如爆破、喷锚支护、注 浆的质量检查。
Cm>0.75 完整性好
0.75>Cm>0.45 完整性较好
换能器的布置方法：
穿透法 室内实验（非同一平面） 现场测试 岩体表面透射直达波 孔间岩体透射直达波
18
4、声波探测仪器设备和使用
反射法（同一岩面）
绕射波 剖面法
19
4、声波探测仪器设备和使用
测试方法的确定：
测试地点的选择 指定区域、代表性地段，减少工作量
对测孔的要求 测量和记录孔的位置和相关信息
声波探测技术和地质雷达检测
水工结构2班 顾浩钦 1030202035
完整版课件
2011年5月
1
2 2
1、概述
弹性波：
振动在弹性介质中的传播，形成了弹性波 声波是弹性波的一种
声波的概念（20－20000HZ ）
波动是物质运动的一种形式，声波是波动中机械波的一种，是 介质中振动的质点，将振动的能量传递给给周围的质点，引起周 围质点的振动，从而以波动的形式将声能向外传播。
16
4、声波探测仪器设备和使用
电声换能器的工作原理
换能器种类繁多，性能各异。声波探 测使用的是电声换能器，它是声波仪的重 要组成部分。
发射换能器：可以将发射机送来的
电能转换为弹性振动形式的机械能， 从而产生声波和超声波。
接收换能器：将接受到的岩体中
的弹性波转换为电能，然后输送给 接收机。
17
4、声波探测仪器设备和使用
特点 声波探测技术属于无损检测的方法，因此具有其 他破坏性实验没有的优点。
4
1、概述
声波探测技术和地震勘探一样，也是利用岩石弹性的物探 方法，而且都以弹性理论作为本方法的理论基础。 区别：
声波探测所利用的是频率大大高于地震波的声波或超声 波，其频率一般为一千赫兹至几兆赫兹。
与地震勘探相比，由于声波的频率高、波长短、受岩石 的吸收和散射比较严重，因此声波探测对岩体的了解较为细 致而探测范围较小，但具有简便、快速、经济、便于重复测 试、对测试的岩体(岩石)无破坏作用等优点。所以声波探测 已成为工程与环境检测中不可缺少的手段之一。
波阻抗
S1
γ1
P1
θ1
1 V1
γ2 θ2
S2
2 V2
P2
3、声波探测技术
1 声波的利用：波速、振幅、频率、波形等；目前利 用最多的是波速，特别是纵波波速。
2 弹性参数：
Vp
2G
E(1) (1)1(2)
Vs
G
E
2(1)
0 .8 7 1 .12 E 0 .8 7 1 .12 V R 1 2 (1 ) 1 V s
根据发射和接收换能器之间 的距离l，及声波在岩体中的旅行 时间t ，即可由下式计算被测岩 体的波速V
14
4、声波探测仪器设备和使用
中国中铁西南科学研究院有限公司是我国从事岩体声波 探测技术研究的发起单位之一，从1973年引进第一代声波仪 起，先后开发、研制了五代声波探测仪。
15
4、声波探测仪器设备和使用
声波探测的应用依据：
目前所用的声波测试方法，以测量声波在介质中传播的时间 和在介质中传播一定距离后脉冲（或振幅）的衰减值为依据.
3
1、概述
声波探测技术： 声波探测技术是一种岩石（体）测试技术。用声 波仪测试声源激发的弹性波在岩体(岩石)中的传播 情况，借以研究岩体(岩石)的物理性质和构造特征 的方法，称为声波探测。
7
2、声波的传Hale Waihona Puke 规律二、声波的反射、透射和折射
斯奈尔定律： sin1sin2sirn 1sirn2
VP1 VP2 Vs1 Vs2
P0
γ1
θ
θ1
S1 P1
γ2 θ2 P2
S2
8
2、声波的传播规律
二、声波的反射、透射和折射
入射角和折射角的关系
sin VP1 sin 2 VP2
临界角
sin VP0 VP2
5
测试方法
声波探测可分为主动测试和被动测试两种工作 方法。
主动测试：
指所利用的声波由声波仪的发射系统或槌击、爆 炸方式产生。主动测试包括波速测定，振幅衰减测定 和频率测定，其中最常用的是波速测定。
被动测试：
被动测试的声波则是岩体遭受自然界的或其它的作 用力时，在变形或破坏过程中由它本身发出的。
6
应用
(4)岩体风化程度大，破碎，裂隙发育，则声速低。 (5) 应力的关系：压应力方向上声波速度高。
(6)孔隙率n大，则波速低；密度高、单轴抗压强度大的岩 体波速高。
13
4、声波探测仪器设备和使用
岩体声波探测是声波发射、传播及接受显示的过程。 声波仪是声波探测使用的仪器。声波仪有多种型号，主动 测试的仪器一般都由发射系统和接收系统两大部分组成。其中 发射系统包括发射机和发射换能器，接收系统包括接收机和接 收换能器。
11
3、声波探测技术
影响岩体（石）波速的主要因素：
(1)岩石越致密，岩体声速越高。波速公式中，波速与
密度成反比，但密度增高，弹性模量将有大幅度的增高， 因而波速也将越高。
(2)结构面的存在，使得声速降低。并使声波在岩体 中传播时存在各向异性。垂直结构面方向声速低， 平行于结构面方向声速高。
12
3、声波探测技术 影响岩体（石）波速的主要因素：