一种岩土体松动区域超声波检测装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种岩土体松动区域超声波检测装置，包括检测箱体，该箱体内盛装待检测的岩土体，还包括固定组件和超声波检测组件，固定组件包括呈立方体结构的底部固定架(4)和固定在底部固定架上部横梁上两排镀锌钢管(1)，超声波检测组件包括超声波发射换能器(2)、超声波接收换能器(3)，分别经发射换能器数据线(5)和接收换能器数据线(6)连接超声波检测仪(7)，超声波发射换能器(2)、超声波接收换能器(3)分别设在对应设置的镀锌钢管(1)内。与现有技术相比，本发明可在非接触状态下检测岩土工程模型试验中岩土体松动区三维形状、尺寸以及其松动程度。
【专利说明】一种岩土体松动区域超声波检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超声波检测装置，尤其是涉及一种岩土体松动区域超声波检测装置。
【背景技术】
[0002]在岩土工程模型试验中，由于岩土体变形而产生局部松动区，如隧道开挖、衬砌变形或者挡土墙变形等，合理确定松动区的三维形状及尺寸是准确计算土压力和土体位移的关键，但是在目前的模型试验中大量使用沉降标和透明挡板来观测土体松动区，沉降标只能观测到岩土体某一点的变形，无法确定松动区形状与大小，透明挡板也只能观测到松动区的一个截面，而且透明挡板与岩土体间的摩擦力会影响松动区的形成和发展。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种岩土体松动区域超声波检测装置。
[0004]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0005]一种岩土体松动区域超声波检测装置，包括检测箱体，该箱体内盛装待检测的岩土体，还包括固定组件和超声波检测组件，
[0006]所述的固定组件包括呈立方体结构的底部固定架和固定在底部固定架上部横梁上两排镀锌钢管，
[0007]所述的超声波检测组件包括超声波发射换能器、超声波接收换能器，分别经发射换能器数据线和接收换能器数据线连接超声波检测仪，超声波发射换能器、超声波接收换能器分别设在对应设置的镀锌钢管内，通过接收和分析穿过松动区域的异常超声波信号确认岩土体的松动程度。
[0008]所述的底部固定架采用不锈钢材料制作，低高度且窄边框的结构不会扰动检测部位的岩土体。
[0009]所述的底部固定架上方的横梁上开设有固定镀锌钢管的开孔。
[0010]所述的镀锌钢管内注满耦合剂。
[0011]所述的耦合剂为清水。
[0012]由于镀锌钢管刚度大，在不均匀水平岩土压力作用下变形很小，保证了检测结果的准确性。此外，两排平行钢管还能起到分割大型模型试验箱，减少不必要填土的作用；同时，该装置还能模拟嵌岩单桩或群桩。
[0013]根据超声波穿过松动区时波速、频率和振幅会发生较大变化的原理，如果某条测线上波速降低、频率或振幅异常，则该测线极有可能穿过松动区，而且可根据波速降低值、频率或振幅异常程度确定岩土体松动程度。因此，将三维松动区分割为若干个水平剖面和竖向剖面，再每个剖面内首先进行对测法大致确定松动区位置，然后进行斜测法，如果多条相交测线上波速都降低或者频率和振幅均异常，则可确定该测线交叉点位于松动区内，测量多条测线后可确定松动区在该剖面内形状和尺寸。按一定间距检测多个剖面后可确定松动区的三维形状和尺寸，以及松动区内岩土体的松动程度。剖面间距越小，同一剖面内测线越多，检测精度也越高。可编制相应软件，自动化检测和处理数据，可大大提高检测效率，降低工作强度。
[0014]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0015](I) 土木工程研究方面，可在非接触状态下检测岩土工程模型试验中岩土体松动区三维形状、尺寸以及其松动程度。
[0016](2)工程应用方面，可以对工程结构的安全性及经济性验证试验，还可以通过试验数据的综合对比进行结构优化设计；
[0017](3)教学试验方面，在岩石力学和土力学等专业课上可以进行教学演示试验，使学生对岩土体的基本特点有一个更深入直观的感性认识。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明的结构示意图；
[0019]图2为本发明在检测时的水平剖面结构示意图；
[0020]图3为本发明在检测时的竖直剖面结构示意图。
[0021]其中，I为镀锌钢管、2为超声波发射换能器、3为超声波接收换能器、4为底部固定架、5为岩土体、6为岩土体松动区、7为发射换能器数据线、8为接收换能器数据线、9为超声波检测仪、10为模型试验箱。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0023]实施例
[0024]一种岩土体松动区域超声波检测装置，其结构如图1所示，包括模型试验箱10，该箱体内盛装待检测的岩土体5，还包括固定组件和超声波检测组件，固定组件包括呈立方体结构的底部固定架4和固定在底部固定架上部横梁上两排镀锌钢管I。超声波检测组件包括超声波发射换能器2、超声波接收换能器3，分别经发射换能器数据线5和接收换能器数据线6连接超声波检测仪7，超声波发射换能器2、超声波接收换能器3分别设在对应设置的镀锌钢管I内，通过接收和分析穿过松动区域的异常超声波信号确认岩土体的松动程度。
[0025]其中，底部固定架4采用不锈钢材料制作，低高度且窄边框的结构不会扰动检测部位的岩土体，在底部固定架4上方的横梁上开设有固定镀锌钢管I的开孔。镀锌钢管I内注满清水作为耦合剂。试验开始前将其放置于模型试验箱10的所需部位，并将两排竖直平行的镀锌钢管插入底部固定架4中，镀锌钢管I的底部密封并注满清水作为耦合剂，分别将超声波发射换能器2、超声波接收换能器3竖直放置于镀锌钢管I中，由于钢管刚度大，在不均匀水平岩土压力作用下变形很小，保证了检测结果的准确性。此外，两排平行钢管还能起到分割大型模型试验箱，减少不必要填土的作用；同时，该装置还能模拟嵌岩单桩或群桩。
[0026]本发明在使用时的结构如图2、3所述，其中图2、3中(a)表示对侧法，相对应的超声波发射换能器2、超声波接收换能器3的信号水平输出及接收，(b)表示斜测法，对应的超声波发射换能器2、超声波接收换能器3的信号交叉输出及接收，根据超声波穿过松动区时波速、频率和振幅会发生较大变化的原理，如果某条测线上波速降低、频率或振幅异常，则该测线极有可能穿过岩土体松动区6，而且可根据波速降低值、频率或振幅异常程度确定岩土体松动程度。因此，将三维松动区分割为若干个水平剖面和竖向剖面，再每个剖面内首先进行对测法大致确定松动区位置，然后进行斜测法，如果多条相交测线上波速都降低或者频率和振幅均异常，则可确定该测线交叉点位于松动区内，测量多条测线后可确定松动区在该剖面内形状和尺寸。按一定间距检测多个剖面后可确定松动区的三维形状和尺寸，以及松动区内岩土体的松动程度。剖面间距越小，同一剖面内测线越多，检测精度也越高。可编制相应软件，自动化检测和处理数据，可大大提高检测效率，降低工作强度。
【权利要求】
1.一种岩土体松动区域超声波检测装置，包括检测箱体，该箱体内盛装待检测的岩土体，其特征在于，还包括固定组件和超声波检测组件， 所述的固定组件包括呈立方体结构的底部固定架(4)和固定在底部固定架上部横梁上两排镀锌钢管(I)， 所述的超声波检测组件包括超声波发射换能器(2)、超声波接收换能器(3)，分别经发射换能器数据线(5)和接收换能器数据线(6)连接超声波检测仪(7)，超声波发射换能器(2)、超声波接收换能器(3)分别设在对应设置的镀锌钢管(I)内，通过接收和分析穿过松动区域的异常超声波信号确认岩土体的松动程度。
2.根据权利要求1所述的一种岩土体松动区域超声波检测装置，其特征在于，所述的底部固定架(4)采用不锈钢材料制作，低高度且窄边框的结构不会扰动检测部位的岩土体。
3.根据权利要求1或2所述的一种岩土体松动区域超声波检测装置，其特征在于，所述的底部固定架(4)上方的横梁上开设有固定镀锌钢管(I)的开孔。
4.根据权利要求1所述的一种岩土体松动区域超声波检测装置，其特征在于，所述的镀锌钢管(I)内注满耦合剂。
5.根据权利要求4所述的一种岩土体松动区域超声波检测装置，其特征在于，所述的耦合剂为清水。
【文档编号】G01N29/12GK104034807SQ201410280392
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】廖少明, 武军, 门燕青, 魏仕锋, 霍晓波, 程池浩, 刘漾, 刘树佳 申请人:同济大学