跨孔聲波法在水庫試驗檢測中的應用分析

【摘要】跨孔聲波法是混凝土檢測的重要方法，現如今已經被廣泛應用于水庫試驗檢測中。對此，本文首先介紹了混凝土缺陷檢測原理，然后結合工程實例對跨孔聲波法的應用進行了探究。根據本次實踐研究，在跨孔聲波法的實際應用中，首先需要進行現場勘查，然后合理布置聲波發射系統、接收換能器、顯示系統等，然后對聲波的傳播過程、波幅變化情況以及波形進行記錄和分析，從而對水庫地質進行科學合理的解釋，通過跨孔聲波檢測方法，能夠準確掌握水庫混凝土缺陷實際情況，值得推廣和應用。

【關鍵詞】跨孔聲波法；水庫；檢測

1、混凝土缺陷檢測原理

跨孔聲波法檢測混凝土結構完整性的應用原理是通過聲波發射源，向混凝土結構發射高頻彈性脈沖波，然后通過聲波接收系統對脈沖波在混凝土結構中的傳播情況進行檢測和記錄。如果混凝土內部具有破損界面，則當缺陷面脈沖波就會形成波阻抗界面，當脈沖波達到這一界面時，就會產生波的透射和反射，導致透射波能量下降。如果混凝土結構內部有嚴重缺陷，包括結構松散、蜂窩、坑洞等，脈沖波就會發生散射，因此，可以根據波形畸變程度、能量衰減情況等，測得混凝土結構密實度參數。通過對混凝土結構不同側面以及高度的聲波特征，就能夠判斷出混凝土結構內部是否有缺陷以及缺陷實際情況。

2、工程概況

阿雨水庫位于六盤水市六枝特區西南面灑志彝族布依族苗族鄉的把利村，距六枝特區中心城區60km。地理位置為東經105°18′51″北緯26°02′30″，擬建壩址位于北盤江左岸一級支流納吉河流蔣家小河上。壩址以上集雨面積5.7km2，主河道長3.6km，河床比降34‰。

阿雨水庫工程任務為灌溉、鄉鎮供水及農村人畜飲水。供水范圍為六枝特區灑志鄉平橋村（鄉政府所在地）、把利村、魚塘村、中寨村、灑志村、田壩村、桃花坡村、磨卜及簸箕田村共9村20980人的居民生活用水和平橋及把利兩個村2330畝農田的灌溉用水。

大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高34.5米，壩頂高程▽1275.3m，壩頂長108.65m，壩頂寬5m，壩體上游面坡比1：1.4，壩體下游面坡比1：1.4，坡面采用干砌石護坡，坡面上設馬道兩級，馬道寬度均為2m。水庫正常蓄水位為▽1271.00m，相應庫容116.0萬m3，死水位為▽1256.50m，死庫容6.0萬m3，興利庫容110.0萬m3，水庫校核洪水位1274.21m，總庫容165.0萬m3。

3、跨孔聲波檢測

3.1資料分析整理

（1）縱波波速VP的計算

（m/s）（S為收發點的間距，tp為縱波傳播的時間）

（2）在測試巖樣縱波波速VPR后，計算出巖體各段的完整性系數KV

（3）地質解釋

根據某剖面（沿鉆孔深度）的縱波波速和巖體各段的完整性系數的變化特征，作出該巖體結構、巖性劃分、不同風化程度的地質解釋、綜合評價。

（4）巖體單元劃分原則

聲波測試的波速及其隨孔深的變化規律是與巖體風化規律、破碎、裂隙、溶蝕程度、巖石礦物成分、巖體結構構造緊密相關的。因此，聲波波速（VP）隨孔深的變化規律可直接反映出各巖層的狀態。

3.2 數據分析與測試成果

3.2.1 鉆孔布置和測試剖面

在對壩址趾板處，根據壩址處巖體節理裂隙發育、破碎情況和風化程度，根據設計、監理的要求，在現場共布置9個鉆孔共形成A1～A2、A2～A3、A1～A3、B1～B2、B2～B3、B1～B3、C1～C2、C2～C3、C1～C3，9個測試剖面。

3.2.2 巖體聲波測試

對壩基9個巖體剖面（9個鉆孔）進行聲波測試，主要檢測巖體水平和豎直方向的裂隙和溶洞發育情況，以了解其巖體完整性和風化情況。工程鉆孔聲波測試成果如表1所示。

3.2.3 巖樣波速測試

本次現場取樣3件（巖塊），在對所取巖塊進行切磨、制樣后，隨后分三組對巖塊進行了超聲波測試，由超聲波測試數據知，巖樣縱波波速平均值5224m/s，因此以5224m/s作為本場地完整巖體的平均縱波波速值，以此求取實測巖體剖面的完整性系數KV。

3.2.4 巖質單元劃分

加工成標準試件后測得的最高波速為5697m/s。巖塊縱波波速平均值（5224m/s）作為本場地完整巖體的平均縱波波速值，以此求取實測巖體剖面的完整性指數KV，根據現場巖體縱波波速特征，本場區聲波測試范圍內巖體主要可劃分為B、C兩類巖質單元，巖體完整性為較完整。

3.3 試驗結果

從9個鉆孔，9個剖面的測試結果如表2所示：

4、討論

在跨孔聲波檢測法的實際應用中，一旦超聲脈沖波遇到混凝土缺陷，則聲波通過夾雜物的速度就會低于通過正常混凝土的速度，即聲時增加。另外，在混凝土缺陷中，混凝土缺陷會吸收較多的聲波能量，因此，聲波振幅會有所衰減。另外，由于反射波、散射波的作用，接收波波形可能會發生一定的畸變，但是不同混凝土缺陷的表現是不同的。

在本次檢測試驗中，采用鉆孔聲波跨孔法，根據波形的振幅及頻率變化，對比分析裂縫深度。通過對實測數據進行分析，部分未能采集到波速外，測試區域內巖體縱波波速總體較穩定，裂縫深度及發育程度判定基本準確。該工程巖體節理裂隙較為發育，巖體較完整。

參考文獻：

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