超聲波透射法的原理 聲波是彈性波的一種,若視混凝土介質(zhì)為彈性體,則聲波在混凝土中的傳播服從彈性波傳播規(guī)律,由發(fā)射探頭發(fā)射的聲波經(jīng)水的耦合傳到測(cè)管,再在樁身混凝土介質(zhì)中傳播后,到接收端的測(cè)管,再經(jīng)水耦合,最后到達(dá)接收探頭。由于液體或氣體沒有剪切彈性,只能傳播縱波,因此超聲波測(cè)樁技術(shù)采用的是縱波分量。 探頭發(fā)射的聲波會(huì)在發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)之間形成復(fù)雜的聲場(chǎng),聲波將分別沿不同的路徑傳播,最終到達(dá)接收點(diǎn),其走時(shí)都不盡相同。但在所有的傳播路徑中總有一條路徑,聲波走時(shí)最短,接收探頭接收到該聲波時(shí),形成信號(hào)波形的初始起跳,一般稱為“初至”,當(dāng)樁身完好時(shí),可認(rèn)為這條路徑就是發(fā)射探頭和接收探頭的直線距離,是已知量;而初至對(duì)應(yīng)的聲時(shí)扣去聲波在測(cè)管、水之間的傳播時(shí)間以及儀器系統(tǒng)延遲時(shí)間,可得聲波在兩測(cè)管間混凝土介質(zhì)中傳播的實(shí)際聲時(shí),并由此可計(jì)算出所對(duì)應(yīng)的聲速。 當(dāng)樁身存在斷裂、離析等缺陷時(shí),破壞了混凝土介質(zhì)的連續(xù)性,使聲波的傳播路徑復(fù)雜化,聲波將透過或繞過缺陷傳播,其傳播路徑大于直線距離,引起聲時(shí)的延長(zhǎng),而由此算出的波速將降低。另外,由于空氣和水的聲阻抗遠(yuǎn)小于混凝土的聲阻抗,聲波在混凝土中傳播過程中,遇到蜂窩、空洞或裂縫等缺陷時(shí),在缺陷界面發(fā)生反射和散射,聲能衰減,因此接收信號(hào)的波幅明顯降低,頻率明顯減小。再者,透過或繞過缺陷傳播的脈沖波信號(hào)與直達(dá)波信號(hào)之間存在聲程和相位差,疊加后互相干擾,致使接收信號(hào)的波形發(fā)生畸變。綜上所述,當(dāng)樁身某一段存在缺陷時(shí),接收到的聲波信號(hào)會(huì)出現(xiàn)波速降低、振幅減少、波形畸變、接收信號(hào)主頻發(fā)生變化等特征。
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