超声波成孔成槽原理及孔径计算方法详解
2019-03-27 01:09
岩联技术
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超声成孔成槽检测仪由检测仪主机、超声探头、深度测量装置和提升机构组成。超声探头、深度测量装置和提升机构集成在线架上，由两根钢丝绳牵引。主机与线架间通过连接电缆连接。
超声探头在提升装置的控制下从孔口匀速下降，深度测量装置测取探头下放的深度并传到主机，主机根据设定的时间间隔控制超声发射探头发射超声波并同步启动计时，主机根据设定的采样延时和采样率启动高速高精度信号采集器采集超声信号。
由于泥浆的声阻抗远小于土层（或岩石）介质的声阻抗，超声波几乎从孔壁产生全反射，反射波经过泥浆传播后被接收换能器接收，反射波到达的时间即为超声波在孔内泥浆中的传播时间，通过传播时间计算超声换能器与孔壁的距离，从而计算该截面的孔径值和垂直度。超声波速通过孔口标定获得。
提升机构将声波探头从孔口下降至孔底，仪器在下降过程中，每隔一定深度间距测量一组（四个）声时值作为该断面测点声时，主机记录下不同高程的测点声时值并计算断面孔径。当测量探头完成一次下降过程，主机即可绘出测量孔壁剖面图。
当提升机构在升降探头的过程中保持钢丝绳吊点不变，那么通过所测的桩孔壁剖面图可以得到柱孔的垂直度。
孔径和垂直度计算方法：
直径
L1、l2、l3、l4—分别为探头四个换能器测得的相应方向至孔壁的水平距离；
孔径计算示意图
第n个测点对应深度Hn的垂直度：
注： 1.测试过程中要保证线架在孔口的位置不动；
2.测试过程中要保证探头在孔内不晃动；
3.孔内泥浆比重控制在1.2以内为宜，直径3m以上的钻孔应控制在1.15以下，以确保能测到有效孔壁反射信号；
4.孔内超声波速以孔口钢制护筒标定的为准，也可用经验值。
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