超聲波透射法的原理 聲波是彈性波的一種,若視混凝土介質為彈性體,則聲波在混凝土中的傳播服從彈性波傳播規律,由發射探頭發射的聲波經水的耦合傳到測管,再在樁身混凝土介質中傳播后,到接收端的測管,再經水耦合,最后到達接收探頭。由于液體或氣體沒有剪切彈性,只能傳播縱波,因此超聲波測樁技術采用的是縱波分量。 探頭發射的聲波會在發射點和接收點之間形成復雜的聲場,聲波將分別沿不同的路徑傳播,最終到達接收點,其走時都不盡相同。但在所有的傳播路徑中總有一條路徑,聲波走時最短,接收探頭接收到該聲波時,形成信號波形的初始起跳,一般稱為“初至”,當樁身完好時,可認為這條路徑就是發射探頭和接收探頭的直線距離,是已知量;而初至對應的聲時扣去聲波在測管、水之間的傳播時間以及儀器系統延遲時間,可得聲波在兩測管間混凝土介質中傳播的實際聲時,并由此可計算出所對應的聲速。 當樁身存在斷裂、離析等缺陷時,破壞了混凝土介質的連續性,使聲波的傳播路徑復雜化,聲波將透過或繞過缺陷傳播,其傳播路徑大于直線距離,引起聲時的延長,而由此算出的波速將降低。另外,由于空氣和水的聲阻抗遠小于混凝土的聲阻抗,聲波在混凝土中傳播過程中,遇到蜂窩、空洞或裂縫等缺陷時,在缺陷界面發生反射和散射,聲能衰減,因此接收信號的波幅明顯降低,頻率明顯減小。再者,透過或繞過缺陷傳播的脈沖波信號與直達波信號之間存在聲程和相位差,疊加后互相干擾,致使接收信號的波形發生畸變。綜上所述,當樁身某一段存在缺陷時,接收到的聲波信號會出現波速降低、振幅減少、波形畸變、接收信號主頻發生變化等特征。
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