跨孔聲波法在水庫試驗檢測中的應(yīng)用分析

【摘要】跨孔聲波法是混凝土檢測的重要方法，現(xiàn)如今已經(jīng)被廣泛應(yīng)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(jié)合工程實例對跨孔聲波法的應(yīng)用進行了探究。根據(jù)本次實踐研究，在跨孔聲波法的實際應(yīng)用中，首先需要進行現(xiàn)場勘查，然后合理布置聲波發(fā)射系統(tǒng)、接收換能器、顯示系統(tǒng)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(zhì)進行科學(xué)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(yīng)用。

【關(guān)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(jié)構(gòu)完整性的應(yīng)用原理是通過聲波發(fā)射源，向混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)射高頻彈性脈沖波，然后通過聲波接收系統(tǒng)對脈沖波在混凝土結(jié)構(gòu)中的傳播情況進行檢測和記錄。如果混凝土內(nèi)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(chǎn)生波的透射和反射，導(dǎo)致透射波能量下降。如果混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部有嚴重缺陷，包括結(jié)構(gòu)松散、蜂窩、坑洞等，脈沖波就會發(fā)生散射，因此，可以根據(jù)波形畸變程度、能量衰減情況等，測得混凝土結(jié)構(gòu)密實度參數(shù)。通過對混凝土結(jié)構(gòu)不同側(cè)面以及高度的聲波特征，就能夠判斷出混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)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(qū)西南面灑志彝族布依族苗族鄉(xiāng)的把利村，距六枝特區(qū)中心城區(qū)60km。地理位置為東經(jīng)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(wù)為灌溉、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水及農(nóng)村人畜飲水。供水范圍為六枝特區(qū)灑志鄉(xiāng)平橋村（鄉(xiāng)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(nóng)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(shè)馬道兩級，馬道寬度均為2m。水庫正常蓄水位為▽1271.00m，相應(yīng)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(fā)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(shù)KV

（3）地質(zhì)解釋

根據(jù)某剖面（沿鉆孔深度）的縱波波速和巖體各段的完整性系數(shù)的變化特征，作出該巖體結(jié)構(gòu)、巖性劃分、不同風化程度的地質(zhì)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(guī)律是與巖體風化規(guī)律、破碎、裂隙、溶蝕程度、巖石礦物成分、巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)造緊密相關(guān)的。因此，聲波波速（VP）隨孔深的變化規(guī)律可直接反映出各巖層的狀態(tài)。

3.2 數(shù)據(jù)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(jù)壩址處巖體節(jié)理裂隙發(fā)育、破碎情況和風化程度，根據(jù)設(shè)計、監(jiān)理的要求，在現(xiàn)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(fā)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(xiàn)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(shù)據(jù)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(shù)KV。

3.2.4 巖質(zhì)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(shù)KV，根據(jù)現(xiàn)場巖體縱波波速特征，本場區(qū)聲波測試范圍內(nèi)巖體主要可劃分為B、C兩類巖質(zhì)單元，巖體完整性為較完整。

3.3 試驗結(jié)果

從9個鉆孔，9個剖面的測試結(jié)果如表2所示：

4、討論

在跨孔聲波檢測法的實際應(yīng)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(fā)生一定的畸變，但是不同混凝土缺陷的表現(xiàn)是不同的。

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

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