浅谈岩石超声波测试技术.pdfVIP

科学之友 FriendofScienceAmateurs 2011年05月 浅谈岩石超声波测试技术 范瑞迪 (广东省物料实验检测中心，广东 广州 510080) 摘 要：岩石超声波检测技术是近年发展起来的一项新技术，它通过检测声波信号在岩 体岩石内传播过程中的波速、波幅、波形及频谱等声学参数的变化，间接地了解岩石介 质的物理力学特性。具有简便快捷、能进行大范围测试以及对被测介质无损伤等特点， 、 文章针对超声波测试原理及测试方法进行了分析。 关键词：超声波；测试原理；测试方法 中图分类号：TB559 文献标识码：A 文章编号：1000—8136(2011)15—0026—02 1 声学测试原理 器和接收换能器紧帖在其表面上，成对穿状。用钢尺精确量出 两换能器接触面的直线距离 L，开动机器 ，读出纵波初至时间 声波测试是弹性波测试方法中的一种 ，当外力对弹性介质 Tp和横波初至时间Ts，将已测得纵波速度Vpl代入经验公式： 的某一部分产生初始扰动时，由于介质的弹性 ，这种扰动将由 = 12．3Vp ，即可求出岩石抗压强度。 一 个介质点传播到另一个质点，如此连续下去，即出现弹性波。 用超声波对岩石进行强度检验有许多优点：试验费用低、 弹性波是一种扰动的传播，是一种机械波即机械能在介质中的 试验速度快、对岩石没有损坏(无破损试验)，有很好的代表性， 传播。由物理学知：F=LT／。频率的单位是赫兹 (Hz)，即每 但试验的可靠程度不好。因此，采用超声波测定岩石的强度， 秒钟振动的次数 ，空气中的弹性波当其频率为20 2000Hz时， 其最佳方法是声波测试法与其他试验方法相结合，以综合试验 通常称为声波，人耳能感知，当其频率低于20Hz时，称为次 比较同类岩石的质量。 声波，而高于2000Hz时，则称为超声波，声波测试技术中常 把声波和超声波泛称为声波。 3 应用实例 在固体、液体、气体中，由于拉一压型变而产生的弹性波 某水库枢纽工程位于广州从化，距市区 43km，水库大坝 常称为纵波 ，在固体中由于切变而产生的弹性波称为横波 。 为混凝土砌石重力坝，建坝石料为石灰岩，设计坝高88m，坝顶 Vp=E (1一1／,)pf／(1+ )(1—2) 长226m，总库容量3．55亿m]，坝后电站总装机容量 12000kW， Vs=E／2p(1+ ) 是一座以农业灌溉为主，兼有发电、工矿和城市生活供水及向 由此可知， 与 均与岩体的弹性模量E、泊桑比 、密 下游补水等综合效益的大型水利工程，该水库工程 目前正在建 度P有关。 设 中。应用超声波测试技术，对此水库坝基岩石分别进行了超 单轴压力和波速之间有着一定的对应规律 ，即随着岩石所 声波测试和单轴抗压强度试验。 受应力的增加，波速也相应地增加，当受力过大、达到破坏时， 根据 R =12．3 经验公式，由声波值推算的强度值见 波速有减少的规律。岩石试件超声波波速测定结