岩土工程测试技术(IV).ppt

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1、第四章：声波测试技术与声发射监测技术,引言,第四章：声波测试技术与声发射监测技术,引言,声波测试作用：,无损探测,确定岩土体介质和结构的力学特性和了解其内部缺陷。,第四章：声波测试技术与声发射监测技术,引言,生发射技术的作用：,确定岩土体介质和结构的内部破坏状态及受力历史。,1）波动方程,4.1 声波的传播原理,第四章：电阻应变片测量技术,式中：，G 拉密系数；体积应变；x,y,z x,y,z方向的位移；介质密度；拉普拉斯算子,拉密运动方程,4.1 声波的传播原理,第四章：电阻应变片测量技术,纵波（P波）,1）波动方程,质点振动方向与波的传播方向一致时，称为纵波。,写为：,纵波：,4.1 声波

2、的传播原理,第四章：电阻应变片测量技术,横波（S波）,1）波动方程,质点振动方向与波的传播方向垂直时，称为横波。,横波：,4.1 声波的传播原理,第四章：电阻应变片测量技术,表面波（R波）,1）波动方程,沿介质表面和交界面传播，波动振幅随深度增加而迅速衰减的波称为表面波。,表面波质点振动轨迹为椭圆形，长轴垂直于传播方向，端轴平行于传播方向。,4.1 声波的传播原理,第四章：电阻应变片测量技术,1）波动方程,纵波、横波、表面波能量值比,4.1 声波的传播原理,第四章：电阻应变片测量技术,2）波的反射与透射,4.1 声波的传播原理,第四章：电阻应变片测量技术,2）波的反射与透射,斯奈尔定律：,4.

3、1 声波的传播原理,第四章：电阻应变片测量技术,2）波的反射与透射,考虑垂直入射，1=0，则B1=B2=0。,反射系数：,透射系数：,波阻抗,4.2 声波探测技术,第四章：电阻应变片测量技术,弹性模量降低，岩体波速相应下降；岩石越致密，岩体声波速越高；结构面的存在，将使声波速降低，并使声波在岩体中传播时存在各向异性；岩体风化程度大，波速低；压应力方向上波速升高；孔隙率大，波速低。,4.2 声波探测技术,第四章：电阻应变片测量技术,1）声波测试技术,穿透法,穿透法灵敏度高，波形简单、清晰，干扰小，波形易于识别。,4.2 声波探测技术,第四章：电阻应变片测量技术,1）声波测试技术,反射法,适用于介

4、质一端无法安装传感器的情况。,4.2 声波探测技术,第四章：电阻应变片测量技术,1）声波测试技术,剖面法,通过表面波特性测定介质缺陷和材料性能。,4.2 声波探测技术,第四章：电阻应变片测量技术,2）应用,围岩松弛带测试,4.2 声波探测技术,第四章：电阻应变片测量技术,2）应用,围岩松弛带测试,岩体完整，洞室开挖后围岩完整性和应力没有明显变化。,岩体完整坚硬，围岩无松动带，有压密带。,4.2 声波探测技术,第四章：电阻应变片测量技术,2）应用,围岩松弛带测试,围岩表面松动，应力释放降低。,围岩表面松动，应力降低；中部压密，应力增高，最后逐渐变为原岩应力状态。,4.2 声波探测技术,第四章：电

5、阻应变片测量技术,2）应用,评价岩体强度和完整性,完整性系数/龟裂系数：,Vm评价对象（岩体）的声波速度；Vc采样试件的声波波速。,Cm0.75 完整性好，裂隙小；Cm=0.750.45 完整性较好，裂隙间距小于2030cm；Cm0.45 完整性差，裂隙间距在2030cm以上；,4.2 声波探测技术,第四章：电阻应变片测量技术,2）应用,评价岩体强度和完整性,0 D 1D=0无损伤，岩体完好无损；D=1岩体完全破坏。,4.2 声波探测技术,第四章：电阻应变片测量技术,2）应用,岩体力学参数测定,岩体抗压强度；岩体抗拉强度；岩石单轴抗压强度；岩体单轴抗拉强度。,4.2 声波探测技术,第四章：电阻

6、应变片测量技术,2）应用,张开裂隙延伸深度测定,4.2 声波探测技术,第四章：电阻应变片测量技术,2）应用,声波测井,4.2 声波探测技术,第四章：电阻应变片测量技术,2）应用,混凝土测厚,混凝土空洞检测,混凝土裂缝检测,桩基完整性检测,4.2 声波探测技术,第四章：电阻应变片测量技术,2）应用,隧道超前地质预报,4.2 声波探测技术,第四章：电阻应变片测量技术,2）应用,隧道超前地质预报,4.2 声波探测技术,第四章：电阻应变片测量技术,2）应用,隧道超前地质预报,4.2 声波探测技术,第四章：电阻应变片测量技术,2）应用,隧道超前地质预报,4.3 声发射技术及应用,第四章：电阻应变片测量技

7、术,1）原理,材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂；或材料内部缺陷及潜在缺陷在外部条件作用下，改变其状态时，将以弹性波形式向外释放能量。,AE事件计数：纪录每个声发射事件；AE事件计数率：单位时间的AE事件计数；AE事件总数：声发生事件计数累积。,4.3 声发射技术及应用,第四章：电阻应变片测量技术,1）原理,4.3 声发射技术及应用,第四章：电阻应变片测量技术,1）原理,4.3 声发射技术及应用,第四章：电阻应变片测量技术,2）应用,凯塞尔效应,当材料被加荷载时，有声发射信号发生，若卸载后再加载，则在卸荷点以前几乎不会再有声发射信号产生。只有当荷载超过历史最大荷载时，才会继续产生声发射信号。,4.3 声发射技术及应用,第四章：电阻应变片测量技术,2）应用,凯塞尔效应,大理石4次加载声发射信号,4.3 声发射技术及应用,第四章：电阻应变片测量技术,2）应用,凯塞尔效应,地应力测试,4.3 声发射技术及应用,第四章：电阻应变片测量技术,2）应用,岩土工程灾害预报,