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1、1、设桩长为20m，其混凝土波速度为4000m/s，试画出下列情况下的理论时域信号波形。（需标明时间和位置）完整；t1=5ms，波阻抗减小处；t2=2.5ms，波阻抗增大处。解：t=2L/c=0.1s=10msL1=t1c/2=10mL2=t2c/2=5m1 1工程物探工程物探2、某方桩的砼密度为2450kg/m3，桩长20m，横截面尺寸为450450，波速为4000m/s，求：波阻抗（Z=cA）；弹性模量；第一次和第二次桩底反射时间。解：Z=EA/c=cA=245040000.450.45=1984500(N.s/m)=1984.5(kN.s/m)E=c2=39200MPat1=2L/c=4
2、0/4000=10mst2=2t1=20ms2 2工程物探工程物探二、题型：二、题型：1填空题填空题2选择或判断题选择或判断题3简答题简答题4分析应用题分析应用题 一、考试时间：一、考试时间：待定待定3 3工程物探工程物探1、地震勘探方法原理及分类、地震勘探方法原理及分类2、地震波的类型、传播规律及形成折射波的条件、地震波的类型、传播规律及形成折射波的条件3、地震波时距曲线及不同波时距曲线特征和公式推导、地震波时距曲线及不同波时距曲线特征和公式推导4、折射波勘探的观测系统、折射波勘探的观测系统5、折射波法解释中时间场法、折射波法解释中时间场法(t0法法)的方法的方法6、反射波法观测系统的特征、
3、反射波法观测系统的特征7、地震勘探分辨率影响因素及提高分辨率的举措、地震勘探分辨率影响因素及提高分辨率的举措8、反射波地震勘探资料的常用处理方法反射波地震勘探资料的常用处理方法9、静校正处理方法及主要内容、静校正处理方法及主要内容10、动校正及用途、动校正及用途11、叠加处理及用途、叠加处理及用途 第第1章章地震勘探地震勘探4 4工程物探工程物探1、地微动概念及其特点、地微动概念及其特点2、地微动振源、分类及应用、地微动振源、分类及应用3、周期频度法的分析处理方法、周期频度法的分析处理方法 第第2章章地微动技地微动技术术1、面波勘探概念及原理、面波勘探概念及原理2、面波勘探的特点及应用、面波勘
4、探的特点及应用第第3章章面波勘探面波勘探5 5工程物探工程物探1、探地雷达的概念及组成、探地雷达的概念及组成2、探地雷达测量的设计内容、探地雷达测量的设计内容 第第4章章探地雷达探地雷达1、低应变检测原理、低应变检测原理2、应力波在桩身中的反射和透射规律、应力波在桩身中的反射和透射规律3、引起反射波的常见因素并能根据检测波形、引起反射波的常见因素并能根据检测波形能进行判别能进行判别4、低应变检测现场测试技术、低应变检测现场测试技术第第5章章低应变基桩完整性检测低应变基桩完整性检测6 6工程物探工程物探 1、高应变法概念、高应变法概念2、高应变法适用范围、高应变法适用范围3、曲线拟合法的思想、曲
5、线拟合法的思想4、高应变曲线类型和完整性分析、高应变曲线类型和完整性分析第第6章章高应变基桩承载力检测高应变基桩承载力检测1、超声波概念、基本参量与分类、超声波概念、基本参量与分类2、介质的声参量、介质的声参量第第7章章超声波探测超声波探测7 7工程物探工程物探一、地震勘探概念一、地震勘探概念 第第1章章地震勘探地震勘探第第1节节地震勘探概述地震勘探概述地震勘探地震勘探：通过观测和研究地震波在地下的传播特性通过观测和研究地震波在地下的传播特性,即在不同界面上将发生反射、折射、绕射、散射即在不同界面上将发生反射、折射、绕射、散射等现象，以查明地层、地质构造形态的一种地球等现象，以查明地层、地质构
6、造形态的一种地球物理方法。物理方法。8 8工程物探工程物探据波的类型分据波的类型分：纵波、横波、面波勘探；纵波、横波、面波勘探；据波传播特点分：反射、折射、透射波法，反射波据波传播特点分：反射、折射、透射波法，反射波法应用最广，折射波法次之，透射波法只作为辅助法应用最广，折射波法次之，透射波法只作为辅助手段；手段；据目的层深度分：浅层据目的层深度分：浅层1000m；据勘探目的任务：工程据勘探目的任务：工程(浅层浅层)，煤田煤田，油气；油气；据据工作环境工作环境：陆上和海（湖）上勘探；：陆上和海（湖）上勘探；二、地震勘探方法分类二、地震勘探方法分类9 9工程物探工程物探地震勘探在众多物探中发展最
7、快，应用地震勘探在众多物探中发展最快，应用最广，甚至成了物探代名词，最广，甚至成了物探代名词，95%油田是地油田是地震勘探方法发现的。震勘探方法发现的。其中浅层地震勘探广泛应用于水、工、其中浅层地震勘探广泛应用于水、工、环地质调查，岩土力学参数原位测试，人文调环地质调查，岩土力学参数原位测试，人文调查，工业找矿。查，工业找矿。三、地震勘探工程应用三、地震勘探工程应用1010工程物探工程物探 第第2节节地震勘探基本理地震勘探基本理论论地震波有两种类型：体波和面波地震波有两种类型：体波和面波体波：在弹性介质内部向四周传播的波。体波：在弹性介质内部向四周传播的波。面波：在两种介质的界面传播。面波：在
8、两种介质的界面传播。体波分为两种类型：纵波和横波体波分为两种类型：纵波和横波面波分为两种类型：瑞利波和勒夫波面波分为两种类型：瑞利波和勒夫波(蛇行运动蛇行运动)一、地震波的类型一、地震波的类型1111工程物探工程物探 纵波：质点振动方向与波传播方向相同；纵波：质点振动方向与波传播方向相同；横波：质点振动方向与波传播方向垂直横波：质点振动方向与波传播方向垂直;瑞利波：沿自由表面瑞利波：沿自由表面(介质与大气层的界面介质与大气层的界面)传传播的波；播的波；勒夫波：在低速岩层覆盖于高速岩层的情况下，勒夫波：在低速岩层覆盖于高速岩层的情况下，沿两岩层界面传播的波。沿两岩层界面传播的波。1212工程物探
9、工程物探 二、地震波的反射、透射和折射二、地震波的反射、透射和折射1313工程物探工程物探 当上、下岩层的波阻抗当上、下岩层的波阻抗(即密度与速度的乘积即密度与速度的乘积)时，入射波传播到两种岩层的时，入射波传播到两种岩层的界面上，就会使其中一部分能量返回原来的介质，界面上，就会使其中一部分能量返回原来的介质，形成反射波，且入射角与反射角相等。形成反射波，且入射角与反射角相等。这种具有波阻抗差异的界面称为反射界面。这种具有波阻抗差异的界面称为反射界面。1414工程物探工程物探 入射波到达界面时，还将使一部分能量透过入射波到达界面时，还将使一部分能量透过界面，在下层介质中传播，形成透射波界面，在
10、下层介质中传播，形成透射波。令入射角为令入射角为，透射角为，透射角为，则它们之间，则它们之间的关系应满足斯奈尔（的关系应满足斯奈尔（Snell）定律：）定律：1515工程物探工程物探 当当V2V1时，时，。随着入射角。随着入射角的增大，的增大，透射角透射角将更快地增大。当将更快地增大。当增至某一临界角增至某一临界角i时，时，=90。透射波在下层介质中以速度。透射波在下层介质中以速度V2沿界沿界面滑行，这种沿界面滑行的透射波又称为滑行波。面滑行，这种沿界面滑行的透射波又称为滑行波。临界角临界角i应满足下列关系：应满足下列关系：1616工程物探工程物探 由于界面两侧的质点存在着弹性联系，因此由于界
11、面两侧的质点存在着弹性联系，因此在临界点以后，由于滑行波经过所引起的界面以在临界点以后，由于滑行波经过所引起的界面以下质点的振动必然会引起上层各质点的振动，于下质点的振动必然会引起上层各质点的振动，于是在上层介质中就会形成一种新波，称为折射波是在上层介质中就会形成一种新波，称为折射波或首波。或首波。1717工程物探工程物探 形成折射波的条件：形成折射波的条件：界面下介质的波速应大于上覆介质的波速。界面下介质的波速应大于上覆介质的波速。在多层介质中，要使任一地层顶面形成折射波，在多层介质中，要使任一地层顶面形成折射波，必须该层波速大于上覆所有各层的波速。如果上覆必须该层波速大于上覆所有各层的波速
12、。如果上覆地层中某一层波速大于下伏所有各层的波速，则在地层中某一层波速大于下伏所有各层的波速，则在这些下伏层顶面都不能形成折射波。这些下伏层顶面都不能形成折射波。1818工程物探工程物探 可见，形成折射的条件较苛刻。可见，形成折射的条件较苛刻。在同一层剖面中，折射界面的数目总是少于在同一层剖面中，折射界面的数目总是少于反射界面。因而用折射波法划分地质剖面的能力反射界面。因而用折射波法划分地质剖面的能力要比反射波法差。要比反射波法差。1919工程物探工程物探 2020工程物探工程物探 三、有效波和干扰波三、有效波和干扰波有效波有效波：用于解决所提出地质问题的波。用于解决所提出地质问题的波。干扰波
13、：妨碍分辨有效波的其它波。干扰波：妨碍分辨有效波的其它波。例如，在折射波法中，折射波是有效波，但在反例如，在折射波法中，折射波是有效波，但在反射波法中，折射波又是干扰波了。射波法中，折射波又是干扰波了。无论哪种地震勘探方法，爆炸引起的声波，风吹无论哪种地震勘探方法，爆炸引起的声波，风吹草动、机械、车辆等形成的微震都属于干扰波。草动、机械、车辆等形成的微震都属于干扰波。2121工程物探工程物探 多次反射波的存在，降低了对一次波的分辨能力。多次反射波的存在，降低了对一次波的分辨能力。因此，分辨和压制多次波是地震资料处理和解释中的因此，分辨和压制多次波是地震资料处理和解释中的重大课题。重大课题。22
14、22工程物探工程物探 四、地震波时距曲线四、地震波时距曲线图中各道记录振幅开始增大图中各道记录振幅开始增大(或振幅最大或振幅最大)的点，的点，将这些点连接起来，就构成了该种波的同相轴。这些将这些点连接起来，就构成了该种波的同相轴。这些同相轴反映了炮点至检波点的距离同相轴反映了炮点至检波点的距离x与波到达各检波与波到达各检波点的旅行时点的旅行时t之间的函数关系。在之间的函数关系。在x-t平面内，此函平面内，此函数关系称为时数关系称为时(间间)距距(离离)曲线。曲线。2323工程物探工程物探 1、直达波时距曲线、直达波时距曲线假设地下充满均匀介质假设地下充满均匀介质,波在其中传播的速度为波在其中传
15、播的速度为V。以震源。以震源O作为坐标原点，则在炮检距为作为坐标原点，则在炮检距为x的点的点上直达波的旅行时可表示为上直达波的旅行时可表示为上式就是直达波的时距方程。上式就是直达波的时距方程。2424工程物探工程物探 2、反射波时距曲线、反射波时距曲线反射波时距曲线是一条位于上部的双曲线，且反射波时距曲线是一条位于上部的双曲线，且以纵轴为对称轴。以纵轴为对称轴。2525工程物探工程物探 3、折射波时距曲线、折射波时距曲线取震源取震源O为坐标原点，假设地面和折射界面都为坐标原点，假设地面和折射界面都是水平的，震源至界面的法线深度为是水平的，震源至界面的法线深度为h，上层介质的，上层介质的波速为波
16、速为V1，下层介质的波速为，下层介质的波速为V2，且，且V1V2。当在盲区以外炮检距为。当在盲区以外炮检距为x的任意点的任意点S观测时，观测时，水平界面的折射波时距曲线是以水平界面的折射波时距曲线是以M和和M为始点，为始点，以纵轴为对称的两条直线段以纵轴为对称的两条直线段。2626工程物探工程物探 2727工程物探工程物探 第第3节节折射波法折射波法在工程地震勘探中，地震折射波法是一种简便经在工程地震勘探中，地震折射波法是一种简便经济的勘探方法，它可为工程地质提供浅层地层起伏济的勘探方法，它可为工程地质提供浅层地层起伏变化和速度横向变化资料以及潜水面的变化资料等，变化和速度横向变化资料以及潜水
17、面的变化资料等，还可为反射波法勘探提供用于静校正的表层速度和还可为反射波法勘探提供用于静校正的表层速度和低速带起伏变化资料。低速带起伏变化资料。2828工程物探工程物探 2929工程物探工程物探 根据炮点和检波点的相对位置关系，可将地震勘探测根据炮点和检波点的相对位置关系，可将地震勘探测线分为纵测线和非纵测线两类。线分为纵测线和非纵测线两类。纵测线：炮点与检波点纵测线：炮点与检波点在一条直线上在一条直线上;非纵测线：炮点与检波非纵测线：炮点与检波点不在一条直线上。点不在一条直线上。一一.折射波观测系统折射波观测系统3030工程物探工程物探 3131工程物探工程物探 不完整对比观测系统（追逐时距
18、曲线观测系统）不完整对比观测系统（追逐时距曲线观测系统）3232工程物探工程物探完整对比观测系统（相遇时距曲线观测系统）完整对比观测系统（相遇时距曲线观测系统）:可弥补单一时距曲线的不足，可以从不同方向反映可弥补单一时距曲线的不足，可以从不同方向反映界面变化。界面变化。3333工程物探工程物探有时工作条件或地质条件复杂，用一般时距曲线有时工作条件或地质条件复杂，用一般时距曲线得不到目的层折射波的相遇段，这时可在两端增加激得不到目的层折射波的相遇段，这时可在两端增加激发点并扩大观测段，采用多重时距曲线观测系统。发点并扩大观测段，采用多重时距曲线观测系统。3434工程物探工程物探二二.时距曲线的解
19、释时距曲线的解释(t0法法)3535工程物探工程物探可可见见，可可利利用用直直达达波波时时距距曲曲线线求求出出V1，利利用用折折射射波波时时距距曲曲线线求求出出V2和和截截距距时时间间t0，即即可可按按上上述述公公式式求求出出震震源点下界面的埋藏深度。源点下界面的埋藏深度。3636工程物探工程物探第第4节节反射波反射波法法3737工程物探工程物探1、反射波法观测系统、反射波法观测系统多次覆盖观测系统：多次覆盖观测系统：把不同激发点，不同接收点上接收来的来自同把不同激发点，不同接收点上接收来的来自同一反射点的地震记录进行迭加。一反射点的地震记录进行迭加。3838工程物探工程物探优点：优点：可以压
20、制多次波和各种随机干扰波，大大提高可以压制多次波和各种随机干扰波，大大提高信噪比（有效波与干扰波能量之比）和地震剖面质信噪比（有效波与干扰波能量之比）和地震剖面质量，可以提取速度等重要参数。量，可以提取速度等重要参数。3939工程物探工程物探单次覆盖与多次覆盖比较单次覆盖与多次覆盖比较4040工程物探工程物探具体做法：具体做法：选定偏移距选定偏移距和检波距后，每和检波距后，每激发一次，激发激发一次，激发点和整个排列同点和整个排列同时向前移动一个时向前移动一个距离，直至测完距离，直至测完全部剖面。常用全部剖面。常用综合平面法来表综合平面法来表示。示。4141工程物探工程物探单边放炮以单边放炮以2
21、4道接收，道接收，6次覆盖观测系统为例：次覆盖观测系统为例：在观测系统中，炮点移动距离（或移动道数）在观测系统中，炮点移动距离（或移动道数）可根据、可根据、S求得求得:4242工程物探工程物探2、四种道集记录、四种道集记录（1）共炮点记录）共炮点记录从炮点出发的从炮点出发的45度斜线代表一个排列，在此度斜线代表一个排列，在此线上所有的接收点有共同的炮点，属于同一炮点线上所有的接收点有共同的炮点，属于同一炮点的各道记录称为共炮点记录。的各道记录称为共炮点记录。4343工程物探工程物探（2）共接收点记录）共接收点记录从接收点出发的从接收点出发的450斜线代表地面同一接收斜线代表地面同一接收点位置，
22、此线上不同炮点的所有道都是同一地面点位置，此线上不同炮点的所有道都是同一地面点接收，由此组成的记录称为共接收点记录。点接收，由此组成的记录称为共接收点记录。4444工程物探工程物探（3）共炮检距记录）共炮检距记录与炮点线平行的水平线表示等炮检距情况，各与炮点线平行的水平线表示等炮检距情况，各接收点的炮检距都相等，由此形成的记录称为共炮接收点的炮检距都相等，由此形成的记录称为共炮检距记录。检距记录。4545工程物探工程物探（4）共中心点记录）共中心点记录垂直于共炮检距线的垂线表示共中心点的位垂直于共炮检距线的垂线表示共中心点的位置，此线上各点接收到来自地下同一反射点的反置，此线上各点接收到来自地
23、下同一反射点的反射，由此组成的记录称为共反射点记录。射，由此组成的记录称为共反射点记录。4646工程物探工程物探3 3、提高地震勘探精度提高地震勘探精度分辨率分辨率以往的地震勘探只能接收到中、低频成分的地以往的地震勘探只能接收到中、低频成分的地震波。地震波频率低，分辨能力就低，所以地震资震波。地震波频率低，分辨能力就低，所以地震资料只能分出厚度为几十米到上百米的大套地层。料只能分出厚度为几十米到上百米的大套地层。随着勘探程度的提高，要求地震工作者不仅能随着勘探程度的提高，要求地震工作者不仅能搞清大套地层，而且还要准确地划分出十几米甚至搞清大套地层，而且还要准确地划分出十几米甚至几米厚的薄层，这
24、就需要研究地震勘探的分辨能力，几米厚的薄层，这就需要研究地震勘探的分辨能力，即分辨率问题。即分辨率问题。4747工程物探工程物探地震勘探分辨率地震勘探分辨率4848工程物探工程物探提高分辨率要求减小采样周期和道间距提高分辨率要求减小采样周期和道间距提高地震勘探分辨率的核心问题是提高高频成分提高地震勘探分辨率的核心问题是提高高频成分的能量，它要求地震仪相应提高采样速率，即缩的能量，它要求地震仪相应提高采样速率，即缩短采样周期短采样周期T。为了保证不产生空间假频，要求道间距小于或等为了保证不产生空间假频，要求道间距小于或等于地震信号最小波长的于地震信号最小波长的14，即，即4949工程物探工程物探
25、4、勘探深度勘探深度速度是地震勘探的重要参数，为了求准深层速速度是地震勘探的重要参数，为了求准深层速度，一般认为，最大炮检距应与界面深度相当。为度，一般认为，最大炮检距应与界面深度相当。为了扩大勘探深度就应增加排列长度。了扩大勘探深度就应增加排列长度。5050工程物探工程物探勘探分辨率与勘探深度的提高都要求增加仪器勘探分辨率与勘探深度的提高都要求增加仪器的记录道数的记录道数。最大炮检距与界面深度相当。为了扩大勘探深最大炮检距与界面深度相当。为了扩大勘探深度就应增加排列长度，而提高分辨率又要求缩小道度就应增加排列长度，而提高分辨率又要求缩小道间距，因而就更需要增加道数。间距，因而就更需要增加道数
26、。5151工程物探工程物探第第5节节地震资料的处理地震资料的处理对野外取得的地震资料必须进行加工处理，以对野外取得的地震资料必须进行加工处理，以便消除或压制地震记录中的噪音，改善或加强地质便消除或压制地震记录中的噪音，改善或加强地质信息，提高有效波的分辨率，为解释提供可靠的基信息，提高有效波的分辨率，为解释提供可靠的基础数据。础数据。反射波资料的处理方法有数值校正、数字滤波、反射波资料的处理方法有数值校正、数字滤波、速度分析，叠加处理等。速度分析，叠加处理等。5252工程物探工程物探一一.数值校正数值校正1.动校正动校正：介质均匀时，水平界面的反射波时距曲线为双介质均匀时，水平界面的反射波时距
27、曲线为双曲线。曲线。5353工程物探工程物探将各道记录的反射波旅行时将各道记录的反射波旅行时ti逐点地校正为各逐点地校正为各检波点至炮点检波点至炮点O的中点处的回声时间的中点处的回声时间t0，这时时，这时时距曲线就变成了一条水平直线。距曲线就变成了一条水平直线。动校正值动校正值(称为正常时差称为正常时差)titit0将各道记录的反射波旅行时将各道记录的反射波旅行时ti逐点地校正为各逐点地校正为各检波点至炮点检波点至炮点O的中点处的回声时间的中点处的回声时间t0，这时时，这时时距曲线就变成了一条水平直线。距曲线就变成了一条水平直线。动校正值动校正值(称为正常时差称为正常时差)titit05454
28、工程物探工程物探通常将校正后时间轴翻转向下，此时通常将校正后时间轴翻转向下，此时t0同相轴就同相轴就可以近似地反映界面形态可以近似地反映界面形态。5555工程物探工程物探2.静校正：静校正：由于地形起伏、地下介质不均匀、地表低速带以及由于地形起伏、地下介质不均匀、地表低速带以及炮点深度的影响，会使反射波时距曲线产生畸变炮点深度的影响，会使反射波时距曲线产生畸变。5656工程物探工程物探这时即使动校正准确，时距曲线也仍存在畸变。这时即使动校正准确，时距曲线也仍存在畸变。也就是说，仅作动校正是不够的，还必须消除由于上也就是说，仅作动校正是不够的，还必须消除由于上述原因造成的反射时差述原因造成的反射
29、时差t。5757工程物探工程物探计算静校正值时要任意选定一个基准面计算静校正值时要任意选定一个基准面(一般选一般选取地形起伏的中线取地形起伏的中线)，并将所有炮点和检波点都校正，并将所有炮点和检波点都校正到这个基准面上。到这个基准面上。5858工程物探工程物探静校正包括三项内容：静校正包括三项内容：经过静校正后，就把实际观测得到的不规则曲线经过静校正后，就把实际观测得到的不规则曲线变成规则的双曲线了变成规则的双曲线了。5959工程物探工程物探二、叠加处理二、叠加处理将多次覆盖观测系统获得的来自同一反射点的地将多次覆盖观测系统获得的来自同一反射点的地震记录道抽出，就可以绘成共反射点时距曲线。震记
30、录道抽出，就可以绘成共反射点时距曲线。6060工程物探工程物探对这种双曲线形的时距曲线进行动校正，经校正对这种双曲线形的时距曲线进行动校正，经校正后属于同一反射点的反射波振动相位完全相同，将后属于同一反射点的反射波振动相位完全相同，将它们叠加以后，反射信号幅度大大增强。它们叠加以后，反射信号幅度大大增强。6161工程物探工程物探而其它干扰波，如多次波、随机干扰等，仍有剩余而其它干扰波，如多次波、随机干扰等，仍有剩余时差。由于它们的相位不相同，故叠加后干扰信号时差。由于它们的相位不相同，故叠加后干扰信号的幅度必然削弱。的幅度必然削弱。水平叠加原理示意图6262工程物探工程物探可见水平叠加是突出有
31、效波、压制干扰波的有可见水平叠加是突出有效波、压制干扰波的有效手段。效手段。当反射界面倾斜时，由于实际上并不存在共反当反射界面倾斜时，由于实际上并不存在共反射点，这时必须引入一种射点，这时必须引入一种“偏移叠加偏移叠加”技术，才能技术，才能使各种波归到地下正确的位置上。使各种波归到地下正确的位置上。6363工程物探工程物探三、时间剖面三、时间剖面实测地震资料经各种处理后，同相轴变换成地下实测地震资料经各种处理后，同相轴变换成地下界面的形状。由于同相轴代表的界面到地表的距离不界面的形状。由于同相轴代表的界面到地表的距离不是深度，而是时间，故这种剖面称为时间剖面是深度，而是时间，故这种剖面称为时间
32、剖面6464工程物探工程物探时间剖面有不同的显示方式，常时间剖面有不同的显示方式，常用的是波形变面积时间剖面用的是波形变面积时间剖面。变面积就是在地震波形极大值附变面积就是在地震波形极大值附近，按一定的阀值截取出的面积所形近，按一定的阀值截取出的面积所形成的小梯形黑块。小梯形面积的大小成的小梯形黑块。小梯形面积的大小和形状反映了地震波能量的强弱。根和形状反映了地震波能量的强弱。根据该剖面上的波形还可以了解波的振据该剖面上的波形还可以了解波的振幅和频率等。幅和频率等。通过对时间剖面中各反射同相轴通过对时间剖面中各反射同相轴的对比追踪，可识别出断层、隆起、的对比追踪，可识别出断层、隆起、不整合、尖
33、灭、超覆等地质现象。不整合、尖灭、超覆等地质现象。6565工程物探工程物探波形变面积时间剖面(a)变面积的说明(b)波形变面积时间剖面6666工程物探工程物探四、时间剖面的对比四、时间剖面的对比时间剖面的对比工作是整个解释工作中最基础的环节，时间剖面的对比工作是整个解释工作中最基础的环节，直接影响到地质解释工作和构造图的可靠性。直接影响到地质解释工作和构造图的可靠性。在时间剖面上反射层位表现为同向轴的形式。在地震记在时间剖面上反射层位表现为同向轴的形式。在地震记录上波动的相同相位的连线叫做同向轴。所以在时间剖面上录上波动的相同相位的连线叫做同向轴。所以在时间剖面上反射波的追踪实际上就变为同向轴
34、的对比。反射波的追踪实际上就变为同向轴的对比。6767工程物探工程物探来自同一反射界面的反射波，直接受该界面的埋藏来自同一反射界面的反射波，直接受该界面的埋藏深度、岩性、产状以及覆盖层等因素影响。如上述因深度、岩性、产状以及覆盖层等因素影响。如上述因素在一定范围内变化不大，具有相对的稳定性，这就素在一定范围内变化不大，具有相对的稳定性，这就会使同一反射波在相邻接受点上反映出相似的特点。会使同一反射波在相邻接受点上反映出相似的特点。6868工程物探工程物探属于同一反射界面的的反射波其同向轴有如下属于同一反射界面的的反射波其同向轴有如下特征特征：1）振幅显著增强：在时间剖面上，有较大的振幅显著增强
35、：在时间剖面上，有较大的梯形面积。梯形面积。2）波形相似波形相似：在时间剖面上，是梯形：在时间剖面上，是梯形“黑疙黑疙瘩瘩”的形状，面积大小，数目及其时间间隔相等或的形状，面积大小，数目及其时间间隔相等或相似。相似。6969工程物探工程物探3）同相性同相性：由于同一反射波到达相邻检波器的路程是相近的，由于同一反射波到达相邻检波器的路程是相近的，因而同一反射波相同相位在相邻地震道上的记录时间因而同一反射波相同相位在相邻地震道上的记录时间是相近的。同相轴应是一条园滑的曲线，同一反射波是相近的。同相轴应是一条园滑的曲线，同一反射波的不同相位同相轴应彼此平行，这称为同相轴平行，的不同相位同相轴应彼此平
36、行，这称为同相轴平行，或称为同相性。在时间剖面上，同相轴近似为一条直或称为同相性。在时间剖面上，同相轴近似为一条直线，并有一定的长度。线，并有一定的长度。7070工程物探工程物探同相轴在时间剖面上还具有渐变的特点，它在时间上、同相轴在时间剖面上还具有渐变的特点，它在时间上、能量上和波形上都是连续、平滑和渐变的。因为地震能量上和波形上都是连续、平滑和渐变的。因为地震波在介质中传播也是渐变的，则波场是连续和渐变的。波在介质中传播也是渐变的，则波场是连续和渐变的。时间剖面上的同相轴7171工程物探工程物探面波面波Hz干扰干扰随机随机相干相干干扰干扰各种噪音压制后7272工程物探工程物探五、数字滤波五
37、、数字滤波地震记录中包含有效波和干扰波，在反射波地震记录中包含有效波和干扰波，在反射波法地震勘探中，主要研究对象就是来自地下反射法地震勘探中，主要研究对象就是来自地下反射界面的一次反射波。界面的一次反射波。为了压制干扰波、获得高信噪比的地震记录，为了压制干扰波、获得高信噪比的地震记录，最常用的手段就是数字滤波。最常用的手段就是数字滤波。7373工程物探工程物探1 1、数字滤波的概念、数字滤波的概念所谓滤波，就是对信号（或波形）进行加工、改所谓滤波，就是对信号（或波形）进行加工、改造的过程。而数字滤波，就是利用数学手段或数学方造的过程。而数字滤波，就是利用数学手段或数学方法对信号进行改造的过程。
38、法对信号进行改造的过程。地震勘探中的滤波，其实是对地震记录进行分解地震勘探中的滤波，其实是对地震记录进行分解的一种手段，其目的是通过分解最终达到压制干扰波、的一种手段，其目的是通过分解最终达到压制干扰波、突出有效波，提高资料的信噪比。突出有效波，提高资料的信噪比。7474工程物探工程物探2 2、地震记录的时域表示与频域表示、地震记录的时域表示与频域表示地震道记录的是某点的地面振动情况，它是地震道记录的是某点的地面振动情况，它是时间时间x(t)x(t)的函数。由傅里叶变换理论可知，时间函的函数。由傅里叶变换理论可知，时间函数数f(t)f(t)可以变换到频率域，与它一一对应的频率函可以变换到频率域
39、，与它一一对应的频率函数为数为F(w)F(w)。把时间函数把时间函数f(t)f(t)称为地震记录的时域表示，而称为地震记录的时域表示，而把它的频率函数把它的频率函数F(w)F(w)称为地震记录的频域表示。称为地震记录的频域表示。7575工程物探工程物探7676工程物探工程物探原始单炮原始单炮滤波后单炮滤波后单炮被滤掉的面波被滤掉的面波频率滤波实例：频率滤波实例：7777工程物探工程物探六、修饰性处理六、修饰性处理六、修饰性处理六、修饰性处理为了改善水平叠加时间剖面的面貌，使反射层为了改善水平叠加时间剖面的面貌，使反射层次清晰、能量均衡，有时还要进行修饰性处理。修次清晰、能量均衡，有时还要进行修
40、饰性处理。修饰性处理应小心谨慎，处理恰当可使剖面清晰、美饰性处理应小心谨慎，处理恰当可使剖面清晰、美观，处理不好则可能造成构造假象。观，处理不好则可能造成构造假象。修饰性处理方法较多，常用的有振幅补偿、振修饰性处理方法较多，常用的有振幅补偿、振幅恢复、反褶积等处理方法。振幅处理又分为道内幅恢复、反褶积等处理方法。振幅处理又分为道内平衡、道间平衡、相干加强等。平衡、道间平衡、相干加强等。7878工程物探工程物探1.1.道内平衡（动平衡）道内平衡（动平衡）同一地震记录道浅层、中层、深层反射波的能同一地震记录道浅层、中层、深层反射波的能量差异相当大，给输出显示造成困难。为了在同一张量差异相当大，给输
41、出显示造成困难。为了在同一张剖面上将浅、中、深层的反射波同时清晰地显示出来，剖面上将浅、中、深层的反射波同时清晰地显示出来，需要进行道内平衡处理，这是一种记录道内的振幅均需要进行道内平衡处理，这是一种记录道内的振幅均衡处理。衡处理。道内平衡的基本思想是将一道上振幅大能量强道内平衡的基本思想是将一道上振幅大能量强的波乘以一个较小的权值，而给振幅小能量弱的波乘的波乘以一个较小的权值，而给振幅小能量弱的波乘以一个较大的权值。权值的大小由计算机根据浅层到以一个较大的权值。权值的大小由计算机根据浅层到深层各个波的平均能量计算确定。深层各个波的平均能量计算确定。7979工程物探工程物探2.2.道间平衡道间
42、平衡道间平衡也是一种振幅均衡处理，它是平衡剖道间平衡也是一种振幅均衡处理，它是平衡剖面上道与道之间的能量差异。道间能量相差太大，面上道与道之间的能量差异。道间能量相差太大，一方面使得剖面面貌难看，不便于显示；另一方面一方面使得剖面面貌难看，不便于显示；另一方面也不利于层位追踪解释。也不利于层位追踪解释。道间平衡的基本思想与道内平衡类似。它是将道间平衡的基本思想与道内平衡类似。它是将剖面上振幅大能量强的地震道乘以一个较小的权值，剖面上振幅大能量强的地震道乘以一个较小的权值，而给振幅小能量弱的地震道乘以一个较大的权值。而给振幅小能量弱的地震道乘以一个较大的权值。权值的大小由计算机根据各道的平均能量
43、计算确定。权值的大小由计算机根据各道的平均能量计算确定。8080工程物探工程物探炮间能量均衡前炮间能量均衡前8181工程物探工程物探炮间能量均衡后炮间能量均衡后8282工程物探工程物探单单炮炮均均衡衡前前的的叠叠加加剖剖面面8383工程物探工程物探单单炮炮均均衡衡后后的的叠叠加加剖剖面面8484工程物探工程物探常规水平叠加处理的基本流程常规水平叠加处理的基本流程常规水平叠加处理的基本流程常规水平叠加处理的基本流程常规水平叠加处理的基本流程常规水平叠加处理的基本流程数据输入数据输入预处理预处理静校正静校正速度分析速度分析动校正动校正水平叠加水平叠加反滤波反滤波滤波滤波修饰处理修饰处理剖面输出剖面
44、输出8585工程物探工程物探 8686工程物探工程物探第第2章章面面波波勘勘探探8787工程物探工程物探第第1节节概概述述一一、面波勘探面波勘探面波勘探也称弹性波频率测深，是近几年发展起面波勘探也称弹性波频率测深，是近几年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法。来的一种新的浅层地震勘探方法。面波分为瑞利波（面波分为瑞利波（R波）和拉夫波（波）和拉夫波（L波），而波），而R波能量最强、振幅最大、频率最低，容易识别也易于波能量最强、振幅最大、频率最低，容易识别也易于测量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。测量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。8888工程物探工程物探P波占波占7%、S波占波占26%、
45、R波占波占67%，即，即R波的能量波的能量占全部激振能量的占全部激振能量的2/3。瑞雷波传播的速度约为同介质内横波速度的瑞雷波传播的速度约为同介质内横波速度的0.92倍。倍。8989工程物探工程物探瑞雷波传播时，其介质的质点振动图像是逆时针的瑞雷波传播时，其介质的质点振动图像是逆时针的椭圆形，椭圆的长轴垂直于自由界面，短轴与波的传椭圆形，椭圆的长轴垂直于自由界面，短轴与波的传播方向平行，长轴约为短轴的播方向平行，长轴约为短轴的1.5倍，在三维空间有倍，在三维空间有同样的情形同样的情形。9090工程物探工程物探研究证明：瑞雷波能量主要集中在地表下一个波长的研究证明：瑞雷波能量主要集中在地表下一个
46、波长的范围内，范围内，波长与速度及频率有如下关系波长与速度及频率有如下关系:R=VR/fR当速度不变时，频率越当速度不变时，频率越低，测试深度就越大。低，测试深度就越大。一般认为：地表所测的面波一般认为：地表所测的面波速度看作是某一深度内（半速度看作是某一深度内（半个波长）的平均速度，因此个波长）的平均速度，因此瑞雷波法探测深度为半个波瑞雷波法探测深度为半个波长。长。9191工程物探工程物探瑞雷波与被测地层有关的主要特征：瑞雷波与被测地层有关的主要特征：A、在分层介质中，瑞雷波具有频散特性；、在分层介质中，瑞雷波具有频散特性；波的频散：瑞雷面波的传播速度随频率变化而改变。波的频散：瑞雷面波的传
47、播速度随频率变化而改变。地表所测的面波速度看作是某一深度内的平均速度。地表所测的面波速度看作是某一深度内的平均速度。9292工程物探工程物探B、瑞雷波的波长不同，穿透深度也不同；、瑞雷波的波长不同，穿透深度也不同；C、瑞雷波的传播速度与介质的物理力学性质密切相、瑞雷波的传播速度与介质的物理力学性质密切相关。关。瑞雷波法是利用上述运动学特征和动力性特征来进行瑞雷波法是利用上述运动学特征和动力性特征来进行工程地质探测的。工程地质探测的。9393工程物探工程物探二、二、面波勘探原理面波勘探原理在地面上产生一瞬时冲击力，产生一定频率范围内在地面上产生一瞬时冲击力，产生一定频率范围内的瑞雷波。的瑞雷波。
48、在一个波长深度范在一个波长深度范围内的地层中，弹性波围内的地层中，弹性波以不同波速传播，而波以不同波速传播，而波速又取决于频率或波长，速又取决于频率或波长，因此不同频率（或波长）因此不同频率（或波长）的瑞雷波就在不同深度的瑞雷波就在不同深度传播。传播。9494工程物探工程物探在地面上沿波的传播方向，以一定的道间距在地面上沿波的传播方向，以一定的道间距x布置布置N+1个个检波器，就可以检测到瑞雷波在检波器，就可以检测到瑞雷波在N x长度范围内的波场，长度范围内的波场，设瑞雷波的频率为设瑞雷波的频率为fi，相邻检波器记录的瑞雷波的时间差为，相邻检波器记录的瑞雷波的时间差为t或相位差为或相位差为，则
49、相邻道，则相邻道x长度内瑞雷波的传播速长度内瑞雷波的传播速度为：度为：或或9595工程物探工程物探测量范围测量范围N x内平均波速为：内平均波速为：或或在同一测点测量出一系列频率在同一测点测量出一系列频率fi的的VRi值，就可以得到一值，就可以得到一条条VRf曲线，即所谓的频散曲线或转换为曲线，即所谓的频散曲线或转换为VR-R曲线，曲线，R为波长为波长:R=VR/f9696工程物探工程物探计算不同频率信号在介质中的传播速度，得出面波频计算不同频率信号在介质中的传播速度，得出面波频散曲线。散曲线。频散曲线的变化规律与地下地质条件有着内在联频散曲线的变化规律与地下地质条件有着内在联系。通过对频散曲
50、线进行解释，可获得地下某一深度范围内系。通过对频散曲线进行解释，可获得地下某一深度范围内的面波速度和地质构造情况，进而对地基质量进行评价。的面波速度和地质构造情况，进而对地基质量进行评价。9797工程物探工程物探三、分类三、分类根据激振震源的不同，又把面波勘探分为根据激振震源的不同，又把面波勘探分为稳态法稳态法瞬态法瞬态法无源法无源法它们测试原理相同，只是产生面波的震源不同。它们测试原理相同，只是产生面波的震源不同。9898工程物探工程物探稳态法：稳态法：由稳态信号激振器激发出不同频率面波，形成频散曲线（速度频率或波长），激发方式可以是单边、双边或中点激发，并保持一定的偏移距。激发频率一般采用
51、降频扫描方式。其频率范围和间隔的选择应根据勘探深度、精度和分辨率的要求确定。一般而言，勘探深度越大，扫描频率越低；精度要求越高，频点间隔越密。在土壤中测深100米，在岩层能达到200米。稳态法的优点在于具有较大的抗干扰力，高效的信号采集。9999工程物探工程物探瞬态法：瞬态法：采用锤击或炸药震源激发瑞雷波，在地面按一定方式用检波器接收，通过频谱分析，计算出各频率波速，形成频散曲线，达到勘测的目的。在土壤中测深50米，在岩层能达到100米。瞬态法的优点在于轻便、高效。100100工程物探工程物探广泛应用于：广泛应用于：软土地基加固效果评价；软土地基加固效果评价；加固地基承载力的检测；加固地基承载
52、力的检测；碎石桩、粉喷桩质量检测等方面。碎石桩、粉喷桩质量检测等方面。四、应用应用101101工程物探工程物探1.频率滤波：频率滤波：第第2节节瑞雷波勘探资料的处理瑞雷波勘探资料的处理滤波后的波形：滤波后的波形：原始波形：原始波形：102102工程物探工程物探2.相干分析：相干分析：或或103103工程物探工程物探3.利用下列公式计算出各种不同频率面波速度：利用下列公式计算出各种不同频率面波速度：104104工程物探工程物探4.绘制瑞雷波频散曲线绘制瑞雷波频散曲线vRH：105105工程物探工程物探面波法对地基进行分层及强度划分面波法对地基进行分层及强度划分第第3节节应用实例应用实例10610
53、6工程物探工程物探 焦作冯营矿焦作冯营矿西副巷灰岩巷道，西副巷灰岩巷道，地质推断掘进前地质推断掘进前方有断层，具体方有断层，具体位置不清。钻探位置不清。钻探因岩层硬度大，因岩层硬度大，进尺慢、费用高，进尺慢、费用高，改用瞬态瑞雷波改用瞬态瑞雷波法探测。法探测。107107工程物探工程物探曲线显示在曲线显示在8.16m、19.2m和和36m有构造存有构造存在。掘进结果证在。掘进结果证明，明，8m和和20m处为松散破碎带，处为松散破碎带，36m处是一条断处是一条断层。层。108108工程物探工程物探 109109工程物探工程物探第第3章章探探地地雷雷达达110110工程物探工程物探第第1节节 概概
54、述述一、探地雷达 探地雷达（Ground Penetrating Radar简称GPR）由发射部分和接收部分组成。 发射部分产生高频脉冲电磁波，通过发射天线向地下发射电磁波，电磁波在传播途中遇到电性分界面产生反射，反射波被设置在某一固定位置的接收天线接收，根据接收到的电磁波的特征推断地下介质分布规律的探测方法。111111工程物探工程物探二、应用 探地雷达是一种高分辨率探测技术，可以对浅层地质问题进行详细填图。在工程地质勘探、地质灾害调查和公路工程质量检测等领域得到广泛应用。 目前探地雷达广泛应用于在公路、铁道、机场、建筑工程、水利工程、隧道工程等领域。112112工程物探工程物探第第2节节探
55、地雷达的基本理探地雷达的基本理论论一一、电磁波在介质中的传播速度电磁波在介质中的传播速度 当地下介质中的波速当地下介质中的波速v为已知时，可根据测得为已知时，可根据测得的走时的走时t，由下式求得目标体的深度，由下式求得目标体的深度z。113113工程物探工程物探114114工程物探工程物探 为真空中电磁波传播速度和相对介电常数。 大多数非导电、非磁性介质来说，其电磁波传播速度主要取决于介质的介电常数。115115工程物探工程物探介质介质相对介电常数相对介电常数电磁波速度电磁波速度V V（m/ns)m/ns)水水81810.0330.033空气空气1 10.30.3雪（湿）雪（湿）4 41212
56、0 .090 .090.150.15石灰岩石灰岩7(6)7(6)0.11(0.12)0.11(0.12)土壤土壤( (干干) )4(34(35)5)0.15(0.130.15(0.130.18)0.18)土壤（含水土壤（含水20%20%）10(410(440)40)0.095(0.050.095(0.050.15)0.15)冰冰3.23.20.170.17铜或铁铜或铁1 1-1 1纳秒纳秒=0.00000 0001=0.00000 0001秒秒116116工程物探工程物探 由于探地雷达的电磁波在介质中传播其衰减的速度非常快，这构成雷达应用的主要障碍：探测深度有限。电磁波的电场强度随着距离的衰减
57、规律是： 其中 为介质的吸收系数，它与介质的电性和频率有关，根据计算可以写为 二、吸收系数117117工程物探工程物探探地雷达工作频率高，在地下介质中以位移电流为主，即 ，这时 的近似值为即 与导电率成正比，与磁导率和介电常数比值的平方根成正比。118118工程物探工程物探趋肤深度： 电流值下降至表面最大电流值的1/e(36.8%)时距表面层的距离。119119工程物探工程物探三三、剖面法与多次覆盖观测剖面法与多次覆盖观测（1）剖面法 剖面法是发射天线（T）和接收天线（R）以固定间距沿测线同步移动的一种测量方式。120120工程物探工程物探（2）多次覆盖 应用不同天线距的发射接收天线在同一测线
58、上进行重复测量然后把测量记录中相同位置的记录进行叠加，这种记录能增强对深部地下介质的分辨能力。121121工程物探工程物探第第3节节探地雷达的技术参数探地雷达的技术参数1. 分辨率 分辨最小异常体的能力。分辨率可分为垂向分辨率与横向分辨率。 122122工程物探工程物探2. 天线的选择 123123工程物探工程物探 在选择无载波探地雷达天线的中心频率时，要兼顾其最大探测深度和最小分辨率，同时还要考虑天线的尺寸是否符合测试地点的需要。 124124工程物探工程物探3. 时窗选择 脉冲探地雷达采样时窗是指从第一个资料开始至采集最后一个资料期间的时间长度。时窗长度的选择主要取决于所要求探地雷达的最大
59、探测深度d(单位m)和探地雷达天线发射的电磁场在地下媒质中的传播速度v(单位m/nS)。125125工程物探工程物探4. 采样间隔(率)选择 采样间隔是用记录目标反射波时探地雷达采样率的倒数来衡量的，采样率越高，采样间隔越短。 采样率受采样定律的制约，即采样率至少应达到反射波信号中最高频率的2倍。126126工程物探工程物探5. 测点点距选择127127工程物探工程物探6. 天线间距选择128128工程物探工程物探第第4节节探地雷达的数据处理探地雷达的数据处理1.数字滤波 如果噪音的频谱分布只有高频成分，那么可采用如下的滤波器将其滤除：1）低通滤波129129工程物探工程物探 如果噪音的频谱分
60、布只有低频成分，那么可采用如下的滤波器将其滤除：2）高通滤波130130工程物探工程物探如果噪音的频谱分布既有低频成分又有高频成分，那么可采用如下的滤波器将其滤除：3）带通滤波131131工程物探工程物探2. 雷达资料的偏移处理 偏移处理的概念：偏移处理的概念： 把水平叠加剖面上偏移了的反射层进行反偏移，把水平叠加剖面上偏移了的反射层进行反偏移，归位到地层的真实位置上。归位到地层的真实位置上。偏移的产生：偏移的产生：偏移的产生：水平叠加时间剖面相当于自激自收剖面，界面的反水平叠加时间剖面相当于自激自收剖面，界面的反水平叠加时间剖面相当于自激自收剖面，界面的反射波视为共中心点的正下方。对于水平反
61、射界面，这是正射波视为共中心点的正下方。对于水平反射界面，这是正射波视为共中心点的正下方。对于水平反射界面，这是正确的；但当界面倾斜时，界面的反射波并不是位于共中心确的；但当界面倾斜时，界面的反射波并不是位于共中心确的；但当界面倾斜时，界面的反射波并不是位于共中心点的正下方。反射波界面与真实地层在长度、倾角、位置点的正下方。反射波界面与真实地层在长度、倾角、位置点的正下方。反射波界面与真实地层在长度、倾角、位置方面均不一致。方面均不一致。方面均不一致。132132工程物探工程物探当构造比较复杂时，偏移现象很严重，水平叠加时当构造比较复杂时，偏移现象很严重，水平叠加时当构造比较复杂时，偏移现象很
62、严重，水平叠加时间剖面上由于视界面位置不正确甚至会产生能量汇聚、间剖面上由于视界面位置不正确甚至会产生能量汇聚、间剖面上由于视界面位置不正确甚至会产生能量汇聚、空白或干涉等现象。空白或干涉等现象。空白或干涉等现象。能量汇聚现象能量汇聚现象能量汇聚现象能量汇聚现象能量汇聚现象能量汇聚现象能量空白现象能量空白现象能量空白现象能量空白现象能量空白现象能量空白现象当构造比较复杂时，偏移现象很严重，水平叠加时当构造比较复杂时，偏移现象很严重，水平叠加时当构造比较复杂时，偏移现象很严重，水平叠加时间剖面上由于视界面位置不正确甚至会产生能量汇聚、间剖面上由于视界面位置不正确甚至会产生能量汇聚、间剖面上由于视
63、界面位置不正确甚至会产生能量汇聚、空白或干涉等现象。空白或干涉等现象。空白或干涉等现象。133133工程物探工程物探叠后偏移方法：叠后偏移方法：叠后偏移方法：可能的反射点可能的反射点可能的反射点可能的反射点可能的反射点可能的反射点偏移归位示意图偏移归位示意图偏移归位示意图偏移归位示意图偏移归位示意图偏移归位示意图水平叠加剖面上水平叠加剖面上水平叠加剖面上M1M1M1点的反射波可能来自以点的反射波可能来自以点的反射波可能来自以MMM111为圆心，为圆心，为圆心，vt/2vt/2vt/2为半径的半圆上。同理，为半径的半圆上。同理，为半径的半圆上。同理，MMM222、MMM333接收到同一反接收到同
64、一反接收到同一反射界面的波分别位于各自的半圆上，故这些半圆的公切射界面的波分别位于各自的半圆上，故这些半圆的公切射界面的波分别位于各自的半圆上，故这些半圆的公切线就是此反射界面。线就是此反射界面。线就是此反射界面。134134工程物探工程物探3. 雷达图像的增强处理1）振幅恢复2）道内均衡135135工程物探工程物探第第5节节地质雷达资料解释地质雷达资料解释136136工程物探工程物探 探地雷达图像剖面是探地雷达资料地质解释的基础图件，只要地下介质中存在电性差异，就可以在雷达图像剖面中找到相应的反射波与之对应。 一般在无构造区，同一波组往往有一组光滑平行的同相轴与之对应，这一特性称为反射波组的
65、同相性。137137工程物探工程物探在无构造区，时间剖面上主要表现如下特征：1） 雷达反射波同相轴发生明显错动2） 雷达反射波同相轴局部缺失3） 雷达反射波波形发生畸变4） 雷达反射波频率发生变化138138工程物探工程物探 139139工程物探工程物探140140第第4章章地微动技术地微动技术140140工程物探工程物探141141一一、地微动：地球表面每时每刻都处在一种微小的地微动：地球表面每时每刻都处在一种微小的振动状态。振动状态。二、特点：二、特点：1.振幅小，通常只有几微米，人体感觉不到，振幅小，通常只有几微米，人体感觉不到，需通过专门的仪器进行观测分析。需通过专门的仪器进行观测分析
66、。2.具有平稳的随机过程。具有平稳的随机过程。第第1节节概概述述141141工程物探工程物探142142三、振源三、振源 自然因素和人文因素 自然因素：自然因素： 风、雨、海浪、潮汐、火山活动等。人文因素：人文因素： 工厂生产、交通运输、建筑施工等产生的振动。142142工程物探工程物探143143四、分类：四、分类： 1.长周期地微动：T1.0s地脉动； 2.短周期地微动：T1.0s常时微动。 建筑工程中所研究的地微动周期在0.11.0s 范围内，振幅在3um以下，属于短周期的地微动。143143工程物探工程物探144144五、应用五、应用在建筑场地中观测到的地脉动信号可以看作是来自四面八方
67、的微振源产生的各种类型的波传播到观测点后叠加而成。 地脉动信号在传播过程中必然携带反映场地固有特征的一些信息，通过对地脉动信号的观测和分析，可以确定： 144144工程物探工程物探145145场地的卓越周期Ts 划分场地土类型确定场地类别估算地震动的峰值加速度Amax 145145工程物探工程物探146146观测系统观测系统第第2节节观测方法观测方法146146工程物探工程物探147147观测方式观测方式：地面测量和地下测量 一般每个场地的地脉动测点不少于2个，加速度检波器应沿X、Y、Z三个方向进行布置。原始记录原始记录：147147工程物探工程物探148148一一、周期频度法周期频度法： 日
68、本学者金井田提出，可近似求出卓越周期、平均周期、最大周期。第第3节节数据处理分析方法148148工程物探工程物探149149 方法方法:取零线上每相邻两点时间差的二倍作为该处波形的周期，以周期为横坐标，以同一周期出现的频度为纵坐标，绘制周期频度曲线。149149工程物探工程物探150150卓越周期Ts ：周期频度曲线中对应频度最高的周期。最大周期Tmax ：出现的最长周期。平均周期Tv ：Tv =n/t 。t: 记录长度； n： t时间内的微动次数。150150工程物探工程物探151151二、频域分析法二、频域分析法时间域内的地脉动信号，频域内为151151工程物探工程物探152152 频谱图
69、中最大峰值所对应的频率即为卓越频率，但频谱图中出现多峰时，在进行频谱分析时，需要进行相关分析，以便对场地卓越频率进行综合评价。152152工程物探工程物探153153注意：注意： 在同一地点地脉动观测结果表明，白天测得的地脉动信号振幅较大，夜间测得的信号几乎没什么变化，比较稳定，因此测量地脉动一般选择在夜晚周围环境干扰比较小的情况下进行。153153工程物探工程物探154154一、一、确定场地的卓越周期确定场地的卓越周期 知道了场地的卓越周期，为场地的抗震设防提供了依据，可避免建筑物的结构周期与场地的卓越周期一致或接近，以免地震时发生共振现象。第第4节节在工程地震中的应用154154工程物探工
70、程物探155155二、场地土类型划分二、场地土类型划分 现行的有关规范，对场地土类型的划分，是以场地土层的剪切波速为划分标准的。 场地的剪切波速与卓越周期有密切关系，一般来说，剪切波速越大，卓越周期就越小；相反地，剪切波速越小，卓越周期就越大。 卓越周期反映了场地土层的软硬程度，可以用卓越周期来对场地地基情况进行评价。155155工程物探工程物探156156利用卓越周期对场地土类型划分标准场地土类型卓越周期Ts (s)坚硬场地土Ts0.15中硬场地土0.15Ts0.26中软场地土0.26Ts0.41软弱场地土Ts0.41156156工程物探工程物探157157三、确定场地类别三、确定场地类别利
71、用卓越周期确定场地类别场地类别卓越周期Ts (s)Ts0.170.17Ts0.47Ts0.47157157工程物探工程物探158158四、估算地震动的峰值加速度四、估算地震动的峰值加速度Amax地震动的峰值加速度是抗震设防中的一个重要参数，目前有两种方法来计算峰值加速度：根据强震记录和进行场地地震反应分析。 但也可以用卓越周期来估算地震动峰值加速度： I是对应于各超越概率下的烈度值，利用上式可估算不同超越概率下的地震动峰值加速度。158158工程物探工程物探 159159工程物探工程物探 第第 5 5 章章 桩基低应变检测桩基低应变检测160160工程物探工程物探一、桩基础一、桩基础依靠桩把作
72、用在平台上的各种载荷传到地基的基础结构。依靠桩把作用在平台上的各种载荷传到地基的基础结构。5.1 5.1 概概 述述161161工程物探工程物探桩基础应用桩基础应用: : 软弱地基、特殊性土（自重湿陷性黄土、膨胀土等）软弱地基、特殊性土（自重湿陷性黄土、膨胀土等）地基、地基土质较差或软硬不均，不能满足上部结构对变地基、地基土质较差或软硬不均，不能满足上部结构对变形的要求；水中基础施工困难，如桥梁、码头、钻采平台形的要求；水中基础施工困难，如桥梁、码头、钻采平台等。等。162162工程物探工程物探1631 1、按承载性状：、按承载性状：摩擦型桩、端承型桩；摩擦型桩、端承型桩； 2 2、按施工方法
73、：、按施工方法： 打入桩；灌注桩（沉管灌注桩、钻打入桩；灌注桩（沉管灌注桩、钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、夯扩桩、复打桩、支盘桩、孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、夯扩桩、复打桩、支盘桩、树根桩）、静压桩、螺旋桩、碎石桩、水泥土搅拌桩树根桩）、静压桩、螺旋桩、碎石桩、水泥土搅拌桩（深层搅拌桩、粉喷桩）等；（深层搅拌桩、粉喷桩）等；3 3、按使用功能：、按使用功能：受压桩、抗拔桩、锚桩等。受压桩、抗拔桩、锚桩等。二、基桩分类二、基桩分类163163工程物探工程物探三、桩基工程常见的质量问题三、桩基工程常见的质量问题三、桩基工程常见的质量问题三、桩基工程常见的质量问题1 1、沉管灌注桩：断裂、缩颈、断桩、离
74、析；、沉管灌注桩：断裂、缩颈、断桩、离析；2 2、冲冲、钻钻孔孔灌灌注注桩桩：断断桩桩、离离析析、塌塌孔孔、缩缩颈颈、夹泥、沉渣过厚；夹泥、沉渣过厚；3 3、混混凝凝土土预预制制桩桩：桩桩身身开开裂裂、桩桩头头打打碎碎、挤挤折折断断、破裂。破裂。164164工程物探工程物探四、桩基检测四、桩基检测 现行的规范现行的规范建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范（JGJ94-2008JGJ94-2008）规定桩基施工完毕后要进行质量验收规定桩基施工完毕后要进行质量验收( (包括桩身完整性和包括桩身完整性和承载力承载力) )，桩基检测是保证桩基质量的重要手段。，桩基检测是保证桩基质量的重要手段。165165
75、工程物探工程物探五、五、检测方法检测方法静载试验法（静载试验法（ 单桩竖向抗压、抗拔、水平）、钻单桩竖向抗压、抗拔、水平）、钻芯法、低应变法、高应变法、超声波透射法。芯法、低应变法、高应变法、超声波透射法。 其中：其中： 低应变法、高应变法、超声波透射法、钻芯法用低应变法、高应变法、超声波透射法、钻芯法用来检测桩身完整性；来检测桩身完整性； 静载试验法、高应变法用来检测承载力。静载试验法、高应变法用来检测承载力。166166工程物探工程物探第第2节节基本理论基本理论一、应力波和波阻抗1.1.应力波应力波：当介质的某个地方突然受到一种扰动，这种扰动产生的变形会沿着介质由近及远传播开去，这种扰动传
76、播的现象称为应力波。2.2.波阻抗波阻抗： ：密度；C：应力波速；A：桩横截面积。一维直杆：dz2 ,z1z2 , 桩身存在缩颈、断裂、混凝土离析、夹泥桩身存在缩颈、断裂、混凝土离析、夹泥或摩擦桩桩底等阻抗相对减小时，缺陷部位的反射与初始或摩擦桩桩底等阻抗相对减小时，缺陷部位的反射与初始入射波同相入射波同相; ; 2) 2)当当z1z2 ,z1z2 ,桩身存在扩颈或嵌岩桩桩底等阻抗相对增大桩身存在扩颈或嵌岩桩桩底等阻抗相对增大时，其反射波与初始入射波反相时，其反射波与初始入射波反相: : 3) 3)当当z1=z2 ,z1=z2 ,桩身无缺陷或存在阻抗匹配时，无反射波信桩身无缺陷或存在阻抗匹配时
77、，无反射波信号。号。181181工程物探工程物探1. 应力波在自由端完整桩中的传播桩在自由端桩底桩底反射反射与入与入射波射波同相同相182182工程物探工程物探2. 应力波在固定端完整桩中的传播TVL桩嵌岩桩底反射，与入射波反相183183工程物探工程物探3. 应力波在波阻抗减小桩中的传播TVL桩截面减小入射波与反射波同相桩底反射184184工程物探工程物探4. 应力波在波阻抗增大桩中的传播TVL桩截面增大并嵌岩扩径反射，与入射波反相桩底反射，与入射波反相185185工程物探工程物探应力波在波阻抗增大桩中的传播TVL桩扩径扩径反射，与入射波反相缩径反射，与入射波同相桩底反射，与入射波同相186
78、186工程物探工程物探TVL桩缩径缩径反射，与入射波同相扩径反射，与入射波反相桩底反射187187工程物探工程物探TVLL1L2T1T2T3T4188188工程物探工程物探TVLL1L2T1T2T3T4整桩平均波速整桩平均波速C C：扩径位置：扩径位置L1L1：扩径范围（：扩径范围（L2L2L1L1）：）：189189工程物探工程物探桩底截面发生变化夹泥离析混凝土质量变化土层变化七、引起反射波的原因190190工程物探工程物探1. 低应变所能检测到的现象191191工程物探工程物探2. 低应变不能检测到的现象192192工程物探工程物探八、低应变检测的优缺点快速检测方法（50-200根/日）准
79、备简便操作简单经验丰富1.优点193193工程物探工程物探2.缺点或局限性不能提供单桩承载力对小缺陷灵敏度不高无法检测桩底沉渣194194工程物探工程物探第 3 节 检测系统一、传感器二、采集仪器三、软件简介195195工程物探工程物探一、传感器 能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。速度传感器加速度传感器196196工程物探工程物探 速度传感器将桩顶的速度信号转化为电信号，而加速度传感器则将桩顶的加速度信号转化为电信号。这两种传感器均须固定在桩顶被测点上，跟随该点一同振动，因而均为惯性式传感器。197197工程物探工程物探 在使用传感器时，传感器的频响特性是相当重要
80、的技术指标。 198198工程物探工程物探第 4 节 现场测试技术 一、检测流程二、影响测试的因素199199工程物探工程物探一、检测流程第1步 桩头处理第2步 仪器连接第3步 传感器安装第4步 程序设置第5步 手锤锤击第6步 信号采集第7步 信号分析200200工程物探工程物探1 桩头处理凿掉浮浆打磨平整桩头干净干燥201201工程物探工程物探2 仪器连接交流电源接线202202工程物探工程物探3 传感器安装传感器放置距桩心2/3 3/4R处且安装位置要求平整尽可能使传感器垂直与桩头平面203203工程物探工程物探传感器耦合黄油耦合橡皮泥耦合口香糖耦合使传感器与桩头粘合在一起，要求越紧越好2
81、04204工程物探工程物探4 程序设置 在开始检测之前必须根据不同桩的情况对程序进行设置，功能及程序中出现的参数请仔细阅读软件操作说明书。205205工程物探工程物探5 手锤锤击手锤垂直与桩面，锤击点平整，锤击干脆，形成单扰动206206工程物探工程物探现场采集注意事项桩头的处理平整传感器安装紧密采集完数据存盘207207工程物探工程物探7 信号分析（1）滤波分析：高通，低通，带通（2）指数放大：208208工程物探工程物探（3）频谱分析：数学基础是傅立叶变换 209209工程物探工程物探二、影响测试的因素现场干扰传感器安装桩周土210210工程物探工程物探现场干扰现场有重型机械在施工回产生振
82、动干扰解决方案：建议在检测采样时停止现场电压不稳造成干扰解决方案：建议仪器用电池供电或将 仪器接地211211工程物探工程物探传感器安装影响产生振荡调整传感器安装振荡消除解决方案：调整传感器安装使其紧粘桩头212212工程物探工程物探桩侧土影响桩在空气中213213工程物探工程物探桩在空气中214214工程物探工程物探桩在土中215215工程物探工程物探桩在土中216216工程物探工程物探桩侧土影响：土层摩阻对桩底反射有衰减；土层变化对应力波有影响：硬土层变为软土层与缩颈信号相似软土层变为硬土层与扩颈信号相似。解决方案： 1.利用指数放大2.了解土层参数（或地质资料）217217工程物探工程物
83、探1、完整桩：第 5 节 工程实例218218工程物探工程物探2、缩径类桩：219219工程物探工程物探3、扩径类桩：220220工程物探工程物探4、断裂桩：221221工程物探工程物探5、嵌岩桩：222222工程物探工程物探不同混凝土强度等级的反射波波速经验值：注意：预制桩在空气中测得速度要比在土中测得的速度高。223223工程物探工程物探6、质量评价：I类桩：桩身完好，桩底反射清晰，无不良缺陷反射桩身完好，桩底反射清晰，无不良缺陷反射; ;类桩：桩底反射明显，桩身不良缺陷反射轻微桩底反射明显，桩身不良缺陷反射轻微; ;类桩：桩底反射不明显，桩身不良缺陷反射明显桩底反射不明显，桩身不良缺陷反
84、射明显;类桩：无桩底反射，桩身不良缺陷反射强烈，且有连无桩底反射，桩身不良缺陷反射强烈，且有连续的多次反射。续的多次反射。224224工程物探工程物探 225225工程物探工程物探 第第 6 6 章章 高应变基桩检测高应变基桩检测226226工程物探工程物探第 1 节 检测原理及分析方法一、高应变法概念 用重锤冲击桩顶，使桩和土产生足够位移，充分激发桩周土阻力和桩端支承力，桩身两侧的力和加速度传感器接收相应波信号，应用应力波理论分析处理力和速度时程曲线来判定桩的承载力和评价桩身质量完整性。227227工程物探工程物探二、高应变法检测目的及范围1）检测单桩竖向抗压承载力，采用实测曲线拟合分析时，
85、可以得到桩侧土阻力的分布和桩端土阻力；当冲击力足够大、充分发挥桩周土阻力时，可测得单桩竖向抗压极限承载力；2）检测桩身结构完整性，判断桩身质量及缺损位置。228228工程物探工程物探三、高应变法与低应变法的区别三、高应变法与低应变法的区别1.1.高应变法与低应变法根本区别在于高应变法考虑了高应变法与低应变法根本区别在于高应变法考虑了桩周土弹塑性响应而低应变法仅使桩周土完全处于弹桩周土弹塑性响应而低应变法仅使桩周土完全处于弹性范围内。性范围内。2.2.应变量：低应变小于应变量：低应变小于1010-4，高应变大于，高应变大于1010-2。229229工程物探工程物探四、基本理论 设桩为一维线弹性杆
86、，测点下桩长为设桩为一维线弹性杆，测点下桩长为L L，桩身横截有效面，桩身横截有效面积为积为A A，桩材弹性模量为，桩材弹性模量为E E，桩材质量密度为，桩材质量密度为，桩身内弹性，桩身内弹性波速为波速为c c（c c2 2=E/=E/），广义波阻抗为），广义波阻抗为Z=AZ=Acc；其桩身应力应；其桩身应力应变关系可写为：变关系可写为：230230工程物探工程物探纵波波速C ：应力波在桩身中的传播速度，高应变检应力波在桩身中的传播速度，高应变检测时混凝土桩的正常波速一般为测时混凝土桩的正常波速一般为30004000m/s30004000m/s。质点运动速度V：其质点的振动速度其质点的振动速度
87、V V取决于应力的取决于应力的大小和介质的特性。大小和介质的特性。 弹性杆中的应力波引起的质点运动速度与应变成正弹性杆中的应力波引起的质点运动速度与应变成正比。例：对于低碳钢，比。例：对于低碳钢，c=5120m/sc=5120m/s，屈服限对应的变形约，屈服限对应的变形约为为11即即=1000=1000，则质点运动速度，则质点运动速度V=5.12m/sV=5.12m/s。231231工程物探工程物探F2=E.A.应变2F1=E.A.应变1应变1应变2(F1+F2)/2平均力232232工程物探工程物探积分得V2积分得V1a1a2(V1+V2)/2平均速度V233233工程物探工程物探平均力F平
88、均速度V与波阻抗Z乘积ZVF与时间的函数F-ZV波形234234工程物探工程物探分析方法1）采用Case法2）实测曲线拟合法235235工程物探工程物探1）case法236236工程物探工程物探237237工程物探工程物探238238工程物探工程物探2）曲线拟合法 实测曲线拟合法采用了较复杂的桩土力学模型，选择实测力或速度或上行波作为边界条件进行拟合，拟合完成时计算曲线应与实测曲线基本吻合，桩侧土摩阻力应与地质资料基本相符，贯入度的计算值应与实测值基本吻合，从而获得桩的竖向承载力和桩身完整性。 239239工程物探工程物探240240工程物探工程物探第 2 节 检测系统1 传感器2 采集仪器3
89、 软件简介4 锤击设备241241工程物探工程物探检测流程第1步 桩头处理第2步 仪器连接第3步 传感器安装第4步 程序设置第5步 重锤锤击第6步 信号采集第7步 信号分析第8步 结果打印第 3 节 现场测试技术242242工程物探工程物探桩头处理剔除桩顶浮浆桩顶设置桩垫桩顶设置钢板围箍243243工程物探工程物探传感器安装距桩顶1.5-2.0倍桩径应变计与加速度计中心在同一水平线上紧贴桩身表面应变计不能有变形244244工程物探工程物探程序设置 在开始检测之前必须根据不同桩的情况对程序进行设置，功能及程序中出现的参数见操作说明书。245245工程物探工程物探信号采集注意事项v重锤角架放置牢固
90、v桩头处理到位v采集前对正个系统的调试v波形存盘246246工程物探工程物探第 4 节 判断桩身完整性1. 1. 上、下行波上、下行波桩身中任意点的力和速度，都是上行波和下行波的叠加。桩身中任意点的力和速度，都是上行波和下行波的叠加。 F=FF=FF=FF=F +F+F+F+F V=V V=V V=V V=V +V+V+V+V 247247工程物探工程物探下行波下行波下行波下行波: WU=: WU=: WU=: WU=（F+ZVF+ZVF+ZVF+ZV）/2 /2 /2 /2 上行波上行波上行波上行波: WD=: WD=: WD=: WD=（FZVFZVFZVFZV）/2/2/2/224824
91、8工程物探工程物探2. 2. 实测波形定性判断桩身完整性实测波形定性判断桩身完整性应力波沿桩身传播，遇桩身有缺陷时，反射为拉力波。应力波沿桩身传播，遇桩身有缺陷时，反射为拉力波。上行拉力波到了测点，使速度波上升，力波下降。上行拉力波到了测点，使速度波上升，力波下降。 249249工程物探工程物探3. F3. F、V V波形定性判断桩承载力大小和类型波形定性判断桩承载力大小和类型250250工程物探工程物探 第第 7 7 章章 超声波探测超声波探测251251工程物探工程物探超声检测是振动(或波动)检测的一种，它是用一组的声波频率范围的波的输入桩身，并接收透射和反射后的波，进行分辨，判定桩身质量
92、。第 1 节 超声波探测方法原理一、超声波探测概念252252工程物探工程物探二、超声波声波有很多种：1）次声波段 频率f20Hz 可感觉2）声波 f=2020000 Hz 可听到3）超声波段 20000 Hz 听不见桩的超声检测使用的是超声波段。253253工程物探工程物探三、超声波基本参量 描述超声波波动特性的基本物理量： 声速c、频率f、波长、周期T 、角频率。 其中频率和周期是由波源决定的，声速与传声介质的特性和波型有关。254254工程物探工程物探四、超声波分类255255工程物探工程物探1） 超声波的波型超声波的波型是介质质点的振动方向与波的传播方向的关系。 按波型可分为纵波、横波
93、、表面波和板波等。256256工程物探工程物探板板波波（兰兰姆姆波波）：在在板板厚厚和和波波长长相相当当的的弹弹性性薄薄板板中中传传播播的的超超声波。声波。 薄薄板板两两表表面面质质点点的的振振动动为为纵纵波波和和横横波波的的组组合合，质质点点振振动动的轨迹为椭圆形态。的轨迹为椭圆形态。 板板波波按按其其传传播播方方式式又又可可分分为为对对称称型型（S S型型）和和非非对对称称型型（A A型）两种。型）两种。 (a) (a) 对称型；对称型； (b) (b) 非对称型非对称型 257257工程物探工程物探2) 超声波的波形 根据波阵面的形状可将超声波分为：平面波、柱面波和球面波等。 将同一时刻
94、介质中振动相位相同的所有质点所连成的面称为波阵面。平面波即波阵面为平面的波，而柱面波的波阵面为同轴圆柱面，球面波的波阵面为同心球面。258258工程物探工程物探(a) 平面波； (b) 柱面波； (c) 球面波 259259工程物探工程物探3）连续波与脉冲波 连续波是介质中各质点振动时间为无穷时的波。脉冲波是质点振动时间很短的波，超声检测中最常用的是脉冲波。260260工程物探工程物探五、介质的声学参量 1） 声速表示声波在介质中传播的速度，它与超声波的波型有关，但更依赖于传声介质自身的特性。是一个表征介质声学特性的参量。 材料的声速，对于缺陷的定位和定量分析有重要的意义。 261261工程物
95、探工程物探 在无限大固体介质中传播的纵波声速 在薄板(板厚远小于波长)中纵波声速262262工程物探工程物探 在细长杆(横向尺寸远小于波长)中纵波声速263263工程物探工程物探2） 声衰减系数超声波的衰减指的是超声波在材料中传播时，声压或声能随距离的增大逐渐减小的现象。 衰减系数随频率的增高而增大。单位为dBmm(分贝毫米)。264264工程物探工程物探六、超声波在介质中的传播特性1. 1. 超声波垂直入射到平界面上的反射和透射超声波垂直入射到平界面上的反射和透射当当超超声声波波垂垂直直入入射射到到两两种种介介质质的的界界面面时时，一一部部分分能能量量透透过过界界面面进进入入第第二二种种介介
96、质质，成成为为透透射射波波( (声声强强为为I It t) )，波波的的传传播播方方向向不不变变；另另一一部部分分能能量量则则被被界界面面反反射射回回来来，沿与入射波相反的方向传播，成为反射波沿与入射波相反的方向传播，成为反射波( (声强为声强为I Ir r) )。 声声波波的的这这一一性性质质是是超超声声波波检检测测缺缺陷陷的的物物理理基基础础，可可用用来来检检测测混混凝凝土土的的强强度度、裂裂缝缝深深度度、混混凝凝土土结结构构内内部部缺缺陷、桩身完整性等。陷、桩身完整性等。 265265工程物探工程物探超声波垂直入射于平界面的反射与透射超声波垂直入射于平界面的反射与透射 266266工程物
97、探工程物探声压反射率（声压反射率（r r）：反射波声压）：反射波声压P Pr r与入射波声压与入射波声压P P0 0的比值。的比值。声压透射率（声压透射率（t t）：透射波声压）：透射波声压P Pt t和入射波声压和入射波声压P P0 0的比值。的比值。Z Z1 1为第一种介质的声阻抗，为第一种介质的声阻抗，Z Z2 2为第二种介质的声阻抗。为第二种介质的声阻抗。声压：声波通过介质时，由于振动产生的压强，单位是声压：声波通过介质时，由于振动产生的压强，单位是PaPa。声阻抗：声波波振面某一面积上的声压与通过这个面积的质声阻抗：声波波振面某一面积上的声压与通过这个面积的质点速度之比。点速度之比。
98、267267工程物探工程物探为为了了研研究究反反射射波波和和透透射射波波的的能能量量关关系系，引引入入声声强强反反射射率率R R和声强透射率和声强透射率T T两个量。两个量。声强反射率声强反射率R R：反射波声强：反射波声强(I(Ir r) )和入射波声强和入射波声强(I(I0 0) )之比；之比；声强透射率声强透射率T T：透射波声强：透射波声强(I(It t) )和入射波声强和入射波声强(I(I0 0) )之比。之比。 268268工程物探工程物探两次穿透界面时透射率的大小，决定着接收信号的强弱。两次穿透界面时透射率的大小，决定着接收信号的强弱。声压往返透过率声压往返透过率(t(tp p)
99、 )：声压两次穿过界面时总的透射率，：声压两次穿过界面时总的透射率，其数值等于两次穿透界面的透射率的乘积。其数值等于两次穿透界面的透射率的乘积。269269工程物探工程物探超声波垂直入射于平界面的反射与透射超声波垂直入射于平界面的反射与透射 270270工程物探工程物探七、探测缺陷原理 当混凝土无缺陷时，混凝土是连续体，超声波在其中当混凝土无缺陷时，混凝土是连续体，超声波在其中正常传播。正常传播。 但当换能器正对着缺陷时，混凝土连续性中断，缺陷但当换能器正对着缺陷时，混凝土连续性中断，缺陷区与混凝土之间成为界面。在这界面上，超声波传播情况区与混凝土之间成为界面。在这界面上，超声波传播情况发生变
100、化，发生反射、散射与绕射。发生变化，发生反射、散射与绕射。 超声波经过缺陷后接收波声学参数将发生变化。超声波经过缺陷后接收波声学参数将发生变化。271271工程物探工程物探1. 1. 声时声时( (波速波速) )的变化的变化 在有缺陷部位测得的声速要比正常部位小。在有缺陷部位测得的声速要比正常部位小。2. 2. 接收波振幅的变化接收波振幅的变化 当超声波通过缺陷后，衰减比正常混凝土大，接收波当超声波通过缺陷后，衰减比正常混凝土大，接收波的振幅将减小。的振幅将减小。3.3.接收波主频率接收波主频率( (简称频率简称频率) )的变化的变化 有内部缺陷、裂缝的混凝土，其接收波中高频分量相有内部缺陷、
101、裂缝的混凝土，其接收波中高频分量相对减少而低频分量相对增大，接收波的主频率值下降。对减少而低频分量相对增大，接收波的主频率值下降。272272工程物探工程物探4 4 接收波波形的变化接收波波形的变化 当超声波通过混凝土内部缺陷时，由于混凝土的连当超声波通过混凝土内部缺陷时，由于混凝土的连续性已被破坏，使声波的传播路径复杂化，直达波，绕续性已被破坏，使声波的传播路径复杂化，直达波，绕射波等各类波相继到达接收换能器射波等各类波相继到达接收换能器. .它们各有不同的频率它们各有不同的频率和相位。这些波的叠加有时会造成波形的畸变。和相位。这些波的叠加有时会造成波形的畸变。 273273工程物探工程物探
102、1. 1. 超声波检测仪器设备超声波检测仪器设备超超声声检检测测设设备备和和器器材材包包括括超超声声波波检检测测仪仪、探探头头、信信号线等。号线等。第 2 节 超声波检测方法274274工程物探工程物探2752752. 2. 钻孔灌注桩质量检测钻孔灌注桩质量检测（1 1）观测方式）观测方式275275工程物探工程物探276276（2）测管布置示意图276276工程物探工程物探277277（3）检测要点 考虑声测管壁和水对声时的延迟； 发射与接收换能器同步移动，移距250-400mm； 随机抽取10-20%的测点复测。277277工程物探工程物探（4）实测曲线与成果曲线实测曲线278278工程物探工程物探声时波幅279279工程物探工程物探声速声速波幅280280工程物探工程物探声时波幅频率281281工程物探工程物探声时PSDPSDPSD：声时深度曲线（t-h 曲线）上斜率与相邻测点声时的乘积（相当于相邻测点的声时差的平方与测点移距之比）。这是一个对缺陷边沿敏感的量，配合声时或声幅判据使用。282282工程物探工程物探283283第 3 节 实例283283工程物探工程物探284284284284工程物探工程物探285285工程物探工程物探 286286工程物探工程物探
