CN114544768B - 一种混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测装置及方法 - Google Patents

一种混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测装置及方法，检测装置包括设备主机、超声波换能器、超声波信号反馈装置，设备主机包括超声波发射模块、超声波信号采集模块，超声波发射模块用以产生超声波并通过超声波换能器发射出去，超声波换能器用以采集回收反射后的超声波，并将回收的超声波信息转换为电信号输送回设备主机内，信号反馈装置通过判别反射回的超声波进行分析计算得到目标介质的声阻参数，从而判别超声波传播过程中遇到的介质信息。本发明有别于传统的超声波检测设备，采用超声波声压值采集，并通过超声波声压值与目标介质的声阻抗信息关系，实现介质信息的判别以及计算防渗墙的入岩深度。

Description

一种混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测装置及方法
技术领域
本发明涉及水利工程防渗墙施工质量检测领域，具体为一种混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测装置及方法。
背景技术
混凝土防渗墙由于具有防渗性能可靠、承受水头大、适应地层条件强等优点，在堤坝防渗加固工程中得到了广泛应用。为保证整体防渗加固效果，工程设计上对墙体连续完整性和入岩深度有严格要求。防渗墙属于地下隐蔽工程，由于地层条件复杂多变，实际施工过程中容易产生墙体断层、夹泥、墙底沉渣过厚、入岩深度不足等缺陷，从而影响防渗加固效果，造成工程安全隐患。因此，准确检测混凝土防渗墙墙体连续完整性及判断入岩深度对于加强施工质量控制、保障加固工程安全具有重要意义。
由于检测方法和技术的限制，对于混凝土防渗墙连续完整性及入岩深度的检测，目前缺少一种能够同时实现墙体连续完整性和入岩深度的检测方法。对于成墙后的实体质量检测，目前比较常用的检测方法是钻孔取芯法，通过取出的芯样反映墙体连续完整性情况。这种方法对连续完整性的检测效果依赖于芯样采取率的高低，高采取率意味着需要投入更大的经济和时间成本，且对于芯样缺失部位的墙体质量情况无法体现；对于入岩深度的检查，由于无法预知土、岩分界的位置，需要在墙外侧同时再钻孔探测基岩面，检测工作量成倍增加，费时费力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测装置及方法，目的在于判别混凝土防渗墙体连续完整性和计算墙底入岩深度；
本发明提供了一种混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测装置，
所述检测装置包括设备主机、超声波换能器、超声波信号反馈装置，所述设备主机分别与所述超声波换能器、超声波信号反馈装置通过导线连接，所述设备主机设置为超声波发射接收装置，所述超声波发射接收装置包括超声波发射模块、超声波信号采集模块，所述超声波发射模块用以产生超声波并通过所述超声波换能器发射出去，所述超声波换能器用以采集回收反射后的超声波，并将回收的超声波信息转换为电信号输送回所述超声波发射接收装置内，所述信号反馈装置通过判别反射回的超声波进行分析计算得到目标介质的声阻参数，从而判别超声波传播过程中遇到的介质信息。
可选的，所述超声波换能器上设置有超声平探头，所述超声平探头前增加圆柱面声透镜。
可选的，所述设备主机包含三个插口，分别为发射接收插口CH1、数据反馈插口CH2及充电插口CH3，所述设备主机与所述超声波换能器以CH1接口通过信号线相接，所述设备主机与所述超声波信号反馈装置以CH2接口通过信号线相接，所述设备主机采集的信号，通过该CH2接口传入所述超声波信号反馈装置，实现声压声阻抗、波形信号的计算、分析、存储和显示功能，所述设备主机与充电器通过充电插口CH3相连，实现设备主机的供电。
一种混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测方法，
所述检测方法包括上述检测装置，所述方法包括以下步骤：
S1：在混凝土防渗墙墙顶钻设检查孔；
S2：向检查孔内注入传导介质，保证检查孔内为满传导介质状态；
S3：将设备主机分别与超声波换能器、超声波信号反馈装置通过信号线连接，再将超声波换能器缓慢放入检查孔中，信号线上预先通过皮尺划定刻度，随着超声波换能器从孔口放置入孔底，探头位于孔内中心位置，并保证声波发射方向垂直于防渗墙纵轴线，每隔10cm-20cm停顿一次，进行超声波的激发与判别，并通过超声波信号反馈装置计算分析每次停顿的目标声阻抗Zi值，采集完成后，将数据保存好；
S4：采用超声波信号反馈装置对采集的反射回波信号进行计算，分析每次停顿的目标介质声阻抗Zi值，以一次回波声压沿深度变化情况作为墙体连续完整性的判别依据，以二次回波声压是否发生突变作为墙侧基岩面位置的判断依据，以有无二次回波作为墙底深度判断依据，据此判断墙体连续完整性和入岩深度情况；
S5：将超声波信号反馈装置中存储的目标声阻抗信息导入到计算机中，通过分析软件进行深入分析。
可选的，所述传导介质设置为水，。
可选的，由于水、混凝土的声阻抗为已知值，可以推算出防渗墙墙侧介质声阻抗与一次和二次回波声压或声压比值的关系式，具体基本计算过程如下：
Figure BDA0003519292000000031
P为设备的声压测值，N为时域采样点数，x(n)为时域采样点的标准化值。
Zi＝ρici
Figure BDA0003519292000000032
Figure BDA0003519292000000033
Pr为反射波的声压值，Pt为透射波的声压值，P0为入射波的声压值，Z1为入射前介质的声阻抗，Z2为入射后介质的声阻抗，ρ为传播介质的密度，c为传播介质的波速；
根据设备初始超声波声压P0和采集到的一次反射回波声压值P1，可以计算得到超声波一次反射介质传播各阶段的介质信息：
Figure BDA0003519292000000041
Zi1为一次反射回波计算声阻抗；
根据设备初始超声波声压P0和采集到的各个阶段的二次反射回波声压值P2可以计算得到超声波传播各阶段的介质信息：
Figure BDA0003519292000000042
Zi2为二次反射回波计算声阻抗，P0为初始的超声波入射波声压值，P2为设备测得的二次回波声压值，ZW为水的声阻抗，ZC为混凝土的声阻抗。
以一次回波声压作为墙体连续完整性情况的判别依据；以二次回波声压是否突变作为墙侧土介质分界面，以有无二次回波作为防渗墙底界面位置判断依据，进而计算入岩深度；
Figure BDA0003519292000000043
Lr＝L0-Li
其中，ε为阻抗变化阈值，根据介质阻抗值及现场经验选定；Lr为防渗墙入岩深度，L0为无二次回波位置深度，Li为二次回波突变位置深度。
本发明有益效果
本发明通过在防渗墙体内钻设一个检查孔，一次采集即可同时实现墙体连续完整性和入岩深度检测的目的，采用超声波发射接收装置与超声波换能器在检查孔内激发超声波，并采用超声波换能器与超声波信号采集模块对反射回的声压进行采集回收，超声波信号反馈装置通过判别反射回波的信号进行分析，计算得到其声阻参数，从而判别超声波传播过程中遇到的介质信息，据此判别混凝土防渗墙连续完整性和计算入岩深度。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明检测装置示意图。
图3为防渗墙孔内超声波传播路径示意图。
图4为防渗墙孔内超声波透、反射示意图。
附图标记说明：1-设备主机，2-超声波换能器，3-超声波信号反馈装置，4-信号线。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1-图4所示，本发明提供了一种混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测装置，
所述检测装置包括设备主机1、超声波换能器2、超声波信号反馈装置3，所述设备主机1分别与所述超声波换能器2、超声波信号反馈装置3通过导线连接，所述设备主机1设置为超声波发射接收装置，所述超声波发射接收装置包括超声波发射模块、超声波信号采集模块，所述超声波发射模块用以产生超声波并通过所述超声波换能器2发射出去，所述超声波换能器2用以采集回收反射后的超声波，并将回收的超声波信息转换为电信号输送回所述超声波发射接收装置内，所述信号反馈装置通过判别反射回的超声波进行分析计算得到目标介质的声阻参数，从而判别超声波传播过程中遇到的介质信息，
所述设备主机1包含三个插口，分别为发射接收插口CH1、数据反馈插口CH2及充电插口CH3，所述设备主机1与所述超声波换能器2以CH1接口通过信号线4相接，所述设备主机1与所述超声波信号反馈装置3以CH2接口通过信号线4相接，所述设备主机1采集的信号，通过该CH2接口传入所述超声波信号反馈装置3，实现声压声阻抗、波形信号的计算、分析、存储和显示功能，所述设备主机1与充电器通过充电插口CH3相连，实现设备主机1的供电，所述超声波信号反馈装置3系移动PC设备，包含CPU、独立显示屏。超声波电信号经设备主机1传输至超声波信号反馈装置3，超声波信号反馈装置3通过预装专用分析软件集成了超声回波信号的初分析功能，主要包括声压值与声阻抗的计算转换、波形信号的分析、存储和显示功能，发射超声波的波幅和频率可根据收集反馈信号情况进行调整，以提高声波信号识别率；
所述超声波换能器2上设置有超声平探头，所述超声平探头前增加圆柱面声透镜，有别于常规的平面镜片和用于提高聚焦功能的凹面镜片，采用圆柱面透镜其作用是利于超声波的散射，且圆柱面透镜的曲率尽量与检查孔一致，这样可以使得超声波尽可能的垂直于孔壁入射，利于发现首个二次回波，从而识别最近距离，大幅减少二次回波干扰，且利于反映一次回波的整体情况；
所述超声波发射接收装置，是通过超声波声压信息作为采集判别信息，通过超声波换能器2中的压电陶瓷，实现超声信号与电信号的相互转换，将采集到的声压信息，通过计算声阻抗参数，判别超声波传播过程中遇到的介质信息，以一次回波声压沿深度变化情况作为墙体连续完整性的判别依据，根据二次回波声压随探测深度的突变情况确定墙侧土-岩界面位置，以有无二次回波作为防渗墙底深度位置，根据探测的基岩位置和墙底位置计算入岩深度；
一种混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测方法，
所述检测方法包括上述检测装置，所述方法包括以下步骤：
S1：在混凝土防渗墙墙顶钻设检查孔，检查孔孔深应大于防渗墙实际深度，根据取出芯样判断，超过墙底深度不小于50cm，确保钻孔内清洗干净，孔壁表面清洁；
S2：向检查孔内注入水，保证检查孔内为满水状态，检查孔内水作为超声波传播介质可以有利于超声波声压的稳定传递，提高声波的激发与收集率；
S3：将主机分别与超声波换能器2、超声波信号反馈装置3通过信号线4连接，再将超声波换能器2缓慢放入检查孔中，信号线4上预先通过皮尺划定刻度，随着超声波换能器2从孔口放置入孔底，探头位于孔内中心位置，并保证声波发射方向垂直于防渗墙纵轴线，在设备主机1上进行超声波的激发与收集操作，一般选取适用于岩土、混凝土材料介质的声波采样频率为30-50MHz，每隔10cm-20cm停顿一次进行激发和收集，并通过超声波信号反馈装置3计算分析每次停顿的目标声阻抗Zi值，采集完成后，将数据保存好；
S4：采用超声波信号反馈装置3对采集的反射回波信号进行计算，分析每次停顿的目标介质声阻抗Zi值，以一次回波声压沿深度变化情况作为墙体连续完整性的判别依据，以二次回波声压是否发生突变作为墙侧基岩面位置的判断依据，以有无二次回波作为墙底深度判断依据，据此判断墙体连续完整性和入岩深度情况；
S5：将超声波信号反馈装置3中存储的目标声阻抗信息导入到计算机中，通过分析软件进行深入分析，例如防渗墙体形态轮廓素描、防渗墙周围岩土介质分层情况统计、及周围岩土体的空间展布形态等复杂分析工作，以指导防渗墙施工效果及质量检测工作。
在本实施例中，所述传导介质设置为水但不限于水。
由于水、混凝土的声阻抗为已知值，可以推算出防渗墙墙侧介质声阻抗与一次和二次回波声压或声压比值的关系式，具体基本计算过程如下：
Figure BDA0003519292000000081
P为设备的声压测值，N为时域采样点数，x(n)为时域采样点的标准化值。
Zi＝ρici
Figure BDA0003519292000000082
Figure BDA0003519292000000083
Pr为反射波的声压值，Pt为透射波的声压值，P0为入射波的声压值，Z1为入射前介质的声阻抗，Z2为入射后介质的声阻抗，ρ为传播介质的密度，c为传播介质的波速；
根据设备初始超声波声压P0和采集到的一次反射回波声压值P1，可以计算得到超声波一次反射介质传播各阶段的介质信息：
Figure BDA0003519292000000084
Zi1为一次反射回波计算声阻抗；
根据设备初始超声波声压P0和采集到的各个阶段的二次反射回波声压值P2可以计算得到超声波传播各阶段的介质信息：
Figure BDA0003519292000000085
Zi2为二次反射回波计算声阻抗，P0为初始的超声波入射波声压值，P2为设备测得的二次回波声压值，ZW为水的声阻抗，ZC为混凝土的声阻抗。
以一次回波声压作为墙体连续完整性情况的判别依据；以二次回波声压是否突变作为墙侧土介质分界面，以有无二次回波作为防渗墙底界面位置判断依据，进而计算入岩深度；
|Zi+1-Zi|≥ε
Lr＝L0-Li
其中，ε为阻抗变化阈值，根据介质阻抗值及现场经验选定；Lr为防渗墙入岩深度，L0为无二次回波位置深度，Li为二次回波突变位置深度；
本发明通过在防渗墙体内钻设一个检查孔，一次采集即可同时实现墙体连续完整性和入岩深度检测的目的，采用超声波发射接收装置与超声波换能器2在检查孔内激发超声波，并采用超声波换能器2与超声波信号采集模块对反射回的声压进行采集回收，超声波信号反馈装置3通过判别反射回波的信号进行分析，计算得到其声阻参数，从而判别超声波传播过程中遇到的介质信息，据此判别混凝土防渗墙连续完整性和计算入岩深度；
本发明有别于传统的混凝土防渗墙入岩深度检测方法，需要通过所取芯样进行墙体连续完整性分析和两次钻孔判断墙体入岩情况，通过芯样反映墙体连续完整需要大幅提高芯样采取率，同时需要两次钻孔，检测时间和成本成倍数增加，且对芯样缺失部位无法准确判断墙体质量情况，本发明有别于传统的超声波检测设备通过波速反映介质情况，本发明采用超声波声压值采集，并通过超声波声压值与目标介质的声阻抗信息关系，实现介质信息的判别以及计算防渗墙的入岩深度。同时，通过对超声波换能器的探头进行改进处理，有别于常规的平面镜片和用于提高聚焦功能的凹面镜片，采用与钻孔曲率一致的圆柱面镜片，以保证发射的超声波垂直于孔壁入射，且有利于发现首个二次回波，从而识别最近距离，大幅减少二次回波干扰。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测方法，其特征在于，
包括混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测装置，所述检测装置包括设备主机、超声波换能器、超声波信号反馈装置，所述设备主机分别与所述超声波换能器、超声波信号反馈装置通过导线连接，所述设备主机设置为超声波发射接收装置，所述超声波发射接收装置包括超声波发射模块、超声波信号采集模块，所述超声波发射模块用以产生超声波并通过所述超声波换能器发射出去，所述超声波换能器用以采集回收反射后的超声波，并将回收的超声波信息转换为电信号输送回所述超声波发射接收装置内，所述信号反馈装置通过判别反射回的超声波进行分析计算得到目标介质的声阻参数，从而判别超声波传播过程中遇到的介质信息；
所述检测方法包括上述检测装置，所述检测方法包括以下步骤：
S1：在混凝土防渗墙墙顶钻设检查孔；
S2：向检查孔内注入传导介质，保证检查孔内为满传导介质状态；
S3： 将主机分别与超声波换能器、超声波信号反馈装置通过信号线连接，再将超声波换能器缓慢放入检查孔中，信号线上预先通过皮尺划定刻度，随着超声波换能器从孔口放置入孔底，探头位于孔内中心位置，并保证声波发射方向垂直于防渗墙纵轴线，每隔10cm-20cm停顿一次，进行超声波的激发与判别，并通过超声波信号反馈装置计算分析每次停顿的目标声阻抗Zi值，采集完成后，将数据保存好；
S4：采用超声波信号反馈装置对采集的反射回波信号进行计算，分析每次停顿的目标介质声阻抗Zi值，以一次回波声压沿深度变化情况作为墙体连续完整性的判别依据，以二次回波声压是否发生突变作为墙侧基岩面位置的判断依据，以有无二次回波作为墙底深度判断依据，据此判断墙体连续完整性和入岩深度情况；
S5：将超声波信号反馈装置中存储的目标声阻抗信息导入到计算机中，通过分析软件进行深入分析；
由于水、混凝土的声阻抗为已知值，进而推算出防渗墙墙侧介质声阻抗与一次和二次回波声压或声压比值的关系式，具体基本计算过程如下：
P为设备的声压测值，N为时域采样点数，x(n)为时域采样点的标准化值；
P r为反射波的声压值，P t为透射波的声压值，P 0为入射波的声压值，Z 1为入射前介质的声阻抗，Z 2为入射后介质的声阻抗，ρ为传播介质的密度，c为传播介质的波速；
根据设备初始超声波声压P 0和采集到的一次反射回波声压值P 1，进而计算得到超声波一次反射介质传播各阶段的介质信息：
Z i1为一次反射回波计算声阻抗；
根据设备初始超声波声压P 0和采集到的各个阶段的二次反射回波声压值P 2进而计算得到超声波传播各阶段的介质信息：
Z i2为二次反射回波计算声阻抗，P 0为初始的超声波入射波声压值，P 2为设备测得的二次回波声压值，Z W为水的声阻抗，Z C为混凝土的声阻抗；
以一次回波声压作为墙体连续完整性情况的判别依据；以二次回波声压是否突变作为墙侧土介质分界面，以有无二次回波作为防渗墙底界面位置判断依据，进而计算入岩深度；
其中， 为阻抗变化阈值，根据介质阻抗值及现场经验选定； 为防渗墙入岩深度，为无二次回波位置深度， 为二次回波突变位置深度。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测方法，其特征在于，
所述传导介质设置为水。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测方法，其特征在于，
所述超声波换能器上设置有超声平探头，所述超声平探头前增加圆柱面声透镜。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测方法，其特征在于，
所述设备主机包含三个插口，分别为发射接收插口CH1、数据反馈插口CH2及充电插口CH3，所述设备主机与所述超声波换能器以CH1接口通过信号线相接，所述设备主机与所述超声波信号反馈装置以CH2接口通过信号线相接，所述设备主机采集的信号，通过该CH2接口传入所述超声波信号反馈装置，实现声压声阻抗、波形信号的计算、分析、存储和显示功能，所述设备主机与充电器通过充电插口CH3相连，实现设备主机的供电。
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US10624612B2 (en) * 2014-06-05 2020-04-21 Chikayoshi Sumi Beamforming method, measurement and imaging instruments, and communication instruments
CN112857698B (zh) * 2019-11-27 2022-03-22 天津大学 一种基于声表面波检测墙体渗漏的方法
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