基樁聲測與動測技術(shù)

前言

　　樁式基礎(chǔ)是建筑基礎(chǔ)的重要模式，由于其獨具的優(yōu)勢，樁式基礎(chǔ)用量甚大（據(jù)1999年抽樣統(tǒng)計年用樁量約500萬條，詳見本書第18章）。基樁質(zhì)量涉及建筑物和人民生命和國家財產(chǎn)安全，所以基樁成樁后的質(zhì)量檢測成為建設(shè)工程是否安全的一項重要檢測內(nèi)容。進(jìn)入21世紀(jì)，國家基本建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，從事這項重要質(zhì)量檢測的單位和技術(shù)人員，已成為全國最大的一支工程質(zhì)量檢測隊伍?！　』鶚顿|(zhì)量檢測涉及兩個方面：①樁身的完整性和強(qiáng)度；②基樁承載力是否達(dá)到設(shè)計要求。基樁承載力的檢測采用靜力試樁法是最直接的方法，由于檢測周期過長，檢測費用甚巨，不便量大面廣測試。于是，現(xiàn)代高科技的聲測和動測技術(shù)迅速發(fā)展，聲測與動測和靜力試樁結(jié)合成為目前基樁質(zhì)量檢測方式的主流?！　』鶚堵暅y與動測技術(shù)的理論基礎(chǔ)是彈性波波動理論。彈性波理論在不同領(lǐng)域雖有不同的叫法，但是基本原理是相同的。檢測聲學(xué)的聲學(xué)原理、地震學(xué)的波動理論、理論力學(xué)的應(yīng)力波理論，實際都是相同的原理，本書是從檢測聲學(xué)角度來討論基樁質(zhì)量檢測?！　』鶚堵暅y與動測技術(shù)基于彈性波理論，但實際是多學(xué)科的綜合，是一門邊緣應(yīng)用科學(xué)技術(shù)。基樁檢測涉及的學(xué)科有：建筑學(xué)、地質(zhì)學(xué)、聲學(xué)、彈性力學(xué)、土力學(xué)、電子學(xué)、數(shù)字信號處理、換能器與傳感器技術(shù)等。此外，還要有豐富的現(xiàn)場工作經(jīng)驗和綜合分析的能力。目前，從理論到儀器裝備，再到測試技術(shù)與方法，直到資料推斷解釋，從實際應(yīng)用技巧論述基樁聲測和動測技術(shù)的書籍尚不多見，這一點成為作者撰寫本書的動力?！　”緯?7章，可分為五部分。　　第一部分：緒論　　對檢測聲學(xué)的非金屬檢測作了一般回顧，從而說明基樁聲測與動測在其中的分量，重點討論了基樁的分類、施工方式、由施工過程和地質(zhì)因素可能引發(fā)的基樁質(zhì)量問題?！　〉诙糠郑ǖ?～7章）　　（1）對聲學(xué)原理，按照實際應(yīng)用要求，進(jìn)行適當(dāng)深度的探討，著重理論的物理概念的論述，以便加強(qiáng)對理論的理解。特別對縱波波前壓應(yīng)力，在波阻抗界面反射時，壓應(yīng)力和拉應(yīng)力轉(zhuǎn)換規(guī)律進(jìn)行詳細(xì)討論，理出規(guī)律。　?。?）鑒于非金屬質(zhì)量檢測用換能器是檢測的關(guān)鍵部件，特別加強(qiáng)了壓電換能原理的講解，介紹了多種換能器結(jié)構(gòu)，換能器技術(shù)指標(biāo)和換能器性能測試方法?！　。?）介紹了數(shù)字化非金屬超聲波檢測儀器工作原理，對關(guān)鍵電路設(shè)計原則與計算方法作了較詳細(xì)的討論，同時用實例說明與儀器配套的數(shù)據(jù)處理軟件的重要地位與作用?！　。?）通過建立物理模型，討論聲波跨孔檢測樁身缺陷原理。特別提出了“有效接收聲場”概念，進(jìn)而論述用聲速和波幅異常綜合分析樁身缺陷尺度及其展布范圍的半定量方法。介紹了單孔聲波測井在基樁檢測中的應(yīng)用及全波列聲波測井提取橫波信息的方法與作用?！　。?）結(jié)合工程測試數(shù)據(jù)實例，詳細(xì)討論了聲波透射法的資料解釋方法和推斷技巧。

內(nèi)容概要

　　樁基礎(chǔ)質(zhì)量涉及建筑物和人民生命和國家財產(chǎn)安全。樁基質(zhì)量檢測涉及兩個方面，樁身的完整性和強(qiáng)度，基樁承載力是否達(dá)到設(shè)計要求。全書共17章，內(nèi)容包括緒論、原理介紹、單孔聲波測井、聲波反射波法和基樁高應(yīng)變動力檢測技術(shù)等?！　”緯m用于從事建筑工程樁基檢測的施工設(shè)計和檢測人員使用，也適用于巖體工程檢測和工程地質(zhì)測查行聲測的工程技術(shù)人員使用。

書籍目錄

前言第1章　緒論  1.1　非金屬超聲檢測技術(shù)概況    1.1.1　非金屬超聲檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展    1.1.2　超聲與聲波檢測技術(shù)在非金屬檢測中的應(yīng)用  1.2　超聲與聲波基樁檢測    1.2.1　樁式基礎(chǔ)的優(yōu)越性      1.2.2　基樁的分類    1.2.3　基樁質(zhì)量的檢測方法和依據(jù)  1.3　當(dāng)今基樁工程質(zhì)量檢測的問題與思考  參考文獻(xiàn)第2章　超聲與聲波檢測技術(shù)的聲學(xué)原理  2.1　介質(zhì)的彈性振動與波動    2.1.1　介質(zhì)中單個質(zhì)點的振動    2.1.2　介質(zhì)中有阻尼時的質(zhì)點振動  2.2　固體中的聲波    2.2.1　體積變形與剪切變形    2.2.2　單一受力情況下物體的彈性性能    2.2.3　任意受力情況下固體中的彈性性能：    2.2.4　固體中的波動    2.2.5　聲波的幾種傳播形式——波陣面    2.2.6　聲波在固體界面上的反射和折射    2.2.7　聲波的吸收衰減和散射衰減  2.3　費瑪定律  2.4　疊加原理  2.5　惠更斯原理  參考文獻(xiàn)第3章　非金屬檢測換能器  3.1　概述  3.2　壓電材料    3.2.1　壓電效應(yīng)    3.2.2　壓電材料的分類    3.2.3　壓電方程  3.3　壓電振子與其等效電路    3.3.1　橫向極化長條縱向振動模式    3.3.2　縱向極化長棒縱向振動模式    3.3.3　薄板厚度振動模式    3.3.4　薄圓片徑向振動模式    3.3.5　薄圓環(huán)徑向伸縮振動模式    3.3.6　薄片剪切振動模式    3.3.7　等效電路  3.4　壓電換能器的基本原理及結(jié)構(gòu)    3.4.1  復(fù)合結(jié)構(gòu)縱向振動換能器（又稱夾心式或喇叭型換能器）      3.4.2　單片彎曲式換能器    3.4.3　增壓式換能器    3.4.4　圓管式換能器    3.4.5　單孔“一發(fā)雙收”換能器    3.4.6  內(nèi)裝電子線路的一發(fā)雙收換能器    3.4.7　橫波換能器    3.4.8　高頻換能器    3.4.9　干耦合換能器  3.5　換能器的主要特性參數(shù)    3.5.1　工作頻率    3.5.2　頻率特性    3.5.3　阻抗特性    3.5.4　品質(zhì)因數(shù)    3.5.5　電聲效率    3.5.6　方向性    3.5.7　功率極限和動態(tài)范圍    3.5.8　相位響應(yīng)（略）      3.5.9　加速度響應(yīng)和加速度抑制    3.5.10　不同介質(zhì)對換能器性能的影響      3.5.11　對聲場強(qiáng)度的影響    3.5.12　對方向性的影響  3.6　非金屬檢測換能器的性能測試    3.6.1　傳輸線法    3.6.2　電橋法    3.6.3　其他測試方法  3.7　不同類型換能器名稱的規(guī)范化  參考文獻(xiàn)第4章　非金屬超聲波檢測儀器  4.1　超聲波檢測儀器概述    4.1.1　超聲波檢測儀器應(yīng)具有的功能　……第5章 超聲波測試方法第6章 基樁跨孔聲波透射法測試數(shù)據(jù)的推斷解釋第7章 跨孔扇面測試聲波層析成像技術(shù)第8章 單孔聲波測井在樁基工程中應(yīng)用第9章 聲波反射法檢測基樁完整性基本原理第10章 樁身軸向振動原理和作用第11章 聲波數(shù)字信號的處理第12章 反射波法檢測的儀器裝備第13章 反射波法現(xiàn)場檢測的技術(shù)關(guān)鍵第14章 反射波法測試資料的推斷解釋第15章 反射波法檢測基樁傾斜度第16章 聲波反射法檢測混凝土板厚第17章 基樁高應(yīng)變動力檢測技術(shù)

章節(jié)摘錄

　　第1章 緒論　　1.1 非金屬超聲檢測技術(shù)概況　　說到非金屬超聲檢測，要從聲學(xué)談起。聲學(xué)是一門古老的學(xué)科，它涵蓋的內(nèi)容非常廣泛。1978年考古學(xué)家在湖北的隨州發(fā)掘了編鐘，說明音樂聲學(xué)早在我國春秋戰(zhàn)國時代，就達(dá)到了較高的水平；20世紀(jì)第一次世界大戰(zhàn)，英法艦船受到德國潛水艇的攻擊，法國科學(xué)家朗芝萬發(fā)明了聲納，盟軍在探測到德軍潛艇后再一舉消滅。從而誕生了水聲學(xué)；音樂語言聲學(xué)、清洗與機(jī)械加工的功率聲學(xué)、擴(kuò)錄音的電聲學(xué)；以至到對加工工件質(zhì)量的檢測、介質(zhì)物性的檢測、流體流量的測量、人體器官的醫(yī)療檢查等。這些都屬于檢測聲學(xué)的范疇，下面我們再進(jìn)一步討論非金屬材質(zhì)的超聲檢測技術(shù)。　　1.1.1　非金屬超聲檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展　　對于非金屬如流體的流量檢測、液位料位的檢測；非金屬介質(zhì)的物理性能、力學(xué)性能的測試、加工件有無瑕疵缺陷的聲學(xué)檢測等，就都是非金屬超聲檢測的例證?！　∮贸暬蚵暡z測的非金屬有混凝土、巖石與巖體、陶瓷、耐火材料、木材、各種液體等。其檢測原理基于使超聲波穿透這些物質(zhì)，再接收穿透后的超聲波信號，或發(fā)射后接收波阻抗界面的反射波，對接收信號攜帶的被測材質(zhì)的物理信息加以分析，即可達(dá)到檢測目的。目前，檢測量最多的當(dāng)屬混凝土，其次是巖體和巖石，這兩種介質(zhì)有著較多相同的物性，它們又都和國家大規(guī)模基本建設(shè)有著密切關(guān)系，同時也都是確保工程質(zhì)量百年大計，不可分割的質(zhì)量驗收環(huán)節(jié)的檢測工作。所以，非金屬超聲檢測在20世紀(jì)50年代初是引進(jìn)國外檢測設(shè)備，進(jìn)入20世紀(jì)60年代，開始了自行設(shè)計研制，先后研制出混凝土超聲檢測儀，和聲波巖石檢測儀，就此開創(chuàng)了我國非金屬超聲和聲波的應(yīng)用研究工作。進(jìn)入21世紀(jì)初到今天，在這一領(lǐng)域，非金屬超聲檢測儀，已進(jìn)入第四代的數(shù)字化、電腦化智能型非金屬超聲和聲波檢測儀，國內(nèi)可以生產(chǎn)第四代儀器的廠商約十?dāng)?shù)家，少數(shù)廠商可以制造超聲換能器用來和自己的超聲儀配套，這些足以說明我國在這一領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。

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