聲波層析成像技術用于砂礫石層中灌漿成墻質量檢測

吳仁學

【摘要】聲波斷層掃描（CT）技術是一項新技術的水利水電工程地球物理勘探明確的嘗試，結合二道河子水庫除險加固工程孔間聲波（CT）檢瀏試臉實例，，著重從聲波斷層掃描（CT）技術的基本原理、方法、技術、應用效果進行了研究。

【關鍵詞】聲波層析成像技術；質量檢測；砂礫石層

1、前言

近年來隨著高新技術的發展，尤其是計算機技術的廣泛應用，促進了地球物理勘探技術的發展，一些新的地球物理方法與高科技新技術應運而生，如彈性波層析成像（CT）的開發和應用高新地球物理技術在水利水電工程測量和建筑工程質量測試發揮了積極作用，解決了許多工程地質和施工質量問題的隱患。

2、聲波層析成像（CT）技術基本原理

工程CT技術是我國上世紀80年代末發展起來的一種物探和高新技術，是地球物理CT工程中的應用技術之一。在醫用x射線CT掃描原理中，通過對人體工程探測對象（工程地質和工程結構等）的射線透視，來檢測其內部異常（物理）的地球物理反演成像技術。可分為彈性波（CT）和電磁波（CT）。近年來，最廣泛應用的是彈性波層析成像技術，在水利水電工程中已經解決了一些特殊的地質問題，效果也很顯著。

彈性波層析成像（CT）技術來衡量使用彈性波傳播或工程地質的身體部分，然后利用各個方向投影值（彈性波走時）重建，工程地質的身體部分內部彈性波速度圖，以確定異常體的位置和性質，并解決工程地質問題和工程結構的質量問題。

彈性波層析成像（CT）技術領域的數據采集方法，最理想的方法是采用全向激勵接收。但考慮到場地條件的限制，在兩個孔之間使用激發更普遍，即根據某一觀測系統，用同樣的激勵從接收器，刺激鉆孔的彈性波，并接收到另一個洞的彈性波。刺激接收器的選擇，應保證彈性波射線均勻分布在整個剖面，交叉密集投影的完整性，相互克制，和旅行閱讀和可靠為原則，只有這樣，特定于應用程序的CT與內部計算機重建中等速度，才能真正反映了測量兩個鉆井地質身體彈性波速度分布形式。彈性波（CT）層析成像的結果主要以色譜圖形式表現出來，可用于描述質體或工程體中速度場的分布。

3、聲波層析成像（CT）技術在砂卵礫石層中灌漿成墻施工質t檢測試驗研究

3.1現場數據采集技術

3.1.1試驗孔位置和鉆孔要求

試驗場地由施工單位確定，60m段6號、196m段21～22號交叉點和2號、50m段9號和36號共計5對孔。要求兩鉆孔分別位于檢測墻體的兩側，其孔間距離為lm，造孔時應盡可能地保持鉛直，終孔時要進行孔斜測量，并作單孔的孔斜記錄，以備資料處理時做兩檢測孔間距校正之用，一般要求孔斜率不大于1%。造孔采取泥漿護壁鉆進工藝，保證鉆孔完成后兩天內不塌孔，終孔深度在基巖面以下2m為宜。

3.1.2數據采集方法技術

現場數據采集設備是國內聲探測器、大功率發射機和柱式單發單管探針，現場使用筆記本電腦進行數據記錄。在正式的聲波層析CT測試之前，除了嚴格完成發射和接收探針電纜標記，同時也要在安全的方面，要使用特殊測試井筒的每一個測試地面調查工作。此外，在測試之前和之后都應進行現場校準的儀器和設備，如在深水或套管檢查探測器，一般來說，水的縱波速度是1400～1500m/s，和套管的縱波速度5500～600m/s。可以在儀器中進行驗證。

孔聲波（CT）之間的數據采集是使用單點發射和扇形多點接收多次連續觀察，考慮到穿透距離發射探測能力，確保現場音響的質量記錄，每側3m的鉆井周期，同時需求之間的測量部分測量部分和重復。發射距離為0.2m的層析成像和接收器距離，每一個測段為16個測點，計16xl6二256條射線。現場測試，激勵和接收準確定位至關重要，否則將直接影響反演的成像精度。

3.2數據處理和結果分析

數據處理是對東北測量與設計研究所地球物理勘探開發的井間聲層析（CT）材料的特殊軟件包的處理。主要使用聲波前往重建介質內的速度場，核心是建立和求解大型稀疏線性方程組、遞歸迭代反演，獲得兩個洞之間的測量二維速度分布地質領域的身體，速度和色譜或灰度顯示和打印，使用一種形式的平衡技術使圖像異常現象更加明顯，圖像可以直觀地反映地質的內部速度分布兩個洞之間的身體。如圖1所示

4、結束語

由試驗結果表明，用小洞間距聲波斷層掃描（CT）技術在地下水位以下的砂礫石層檢測注漿固結度的墻墻和墻大致形狀，效果是很明顯的，方法是可行的和評價結果的結果提供的基礎灌漿墻，也為類似工程施工質量檢驗檢測工作提供了一種新的有效手段。然而，由于能源條件的限制，在砂礫層和地面水平面以上的礫石層進行了灌溉漿液壁檢測，不良記錄波形，初次到達不明顯，分析其原因主要是由于水砂礫結構比較松散。因此，建議下一階段工作，除了選擇一個代表區域墻墻核心，在工作現場波速測試的核心價值外，在高灌溉紙漿成墻施工之前，兩邊的墻體安裝在墻上的一副提前檢測孔，和之前填充皺紋和孔聲學（CT）成像測試工作，一方面，有利于CT數據處理。確定背景速度參數值，另一方面可以通過聲速度增加率注漿后計算，對壁面效果評價很好。

參考文獻：

[1]張吉，師學明，陳曉玲，劉迎.超聲波CT技術在混凝土無損檢測中的應用現狀及發展趨勢[J].工程地球物理學報，2008，（05）：596-601.[2017-08-26].