[发明专利]一种自动耦合声波测试系统及声波测试方法

说明书

本发明提供了一种自动耦合声波测试系统及声波测试方法，自动耦合声波测试系统主要包括声波测试设备和注水加压设备两部分，其中声波测试设备包括声波探头(1)，声波探头(1)一端设有进水接头(3)，进水接头(3)上设有进水孔(7)、声波信号电缆通道孔(8)和推送杆连接螺栓(14)，声波探头(1)另一端设置有固定短杆(4)，其特征在于：声波测试设备还包括柔性弱透水袋(2)，套装在声波探头(1)外，该柔性弱透水袋(2)包括密封段和工作段。由于采用了柔性弱透水袋，柔性保证了一种类型可适用于大小不同孔径。弱透水性，可以不必端部设排气孔，并且保证工作段袋与孔壁之间充满水，可有效的保证测试段内探头与孔壁耦合问题。

技术领域

本发明属于一种可方便在钻孔中进行声波测试的系统及声波测试方法，孔径只要满足能放进测试探头，可适用于测试时无法保证钻孔充满水的所有钻孔。

背景技术

声波测试是弹性波测试方法之一，其理论基础建立在固体介质中弹性波的传播理论上，该方法是以电磁激振的方法向介质(岩石、岩体、混凝土构筑物)发射声波，在一定的空间距离上接收介质物理特性的声波，通过观测和分析声波在不同介质中的传播速度、振幅、频率等声学参数，检测介质(岩石、岩体、混凝土构筑物)的有关特性。声波检测技术具有用途广泛、成果实用性强、完全不破坏工程建筑物等优点，迅速在国内外普及推广，成为应用最广泛的无损检测方法，是我国基础建设工程中作为质量检查的最主要手段之一。因此，我国不论在监测技术、仪器设备方面均取得重大进步，使该技术在国内许多建设工程广泛推广应用，在提高工程质量、消除隐患、保证安全方面发挥了巨大作用。

声波测试在具体的工程应用中，常是在介质中的钻孔内进行检测，声波探头放进孔内后，要求发射探头和接收探头的外表面全部介质孔壁良好接触，才能获得既稳定有准确的测试结果，如果不借助于耦合介质，是非常困难的。为了能够保证良好接触，必须在探头和孔壁之间充满耦合介质，通过几十年来的工程实践验证，水是最为理想的耦合介质。目前声波测试中，采取在孔中充满水，以水作为耦合介质，是最常采用的方法，但是在复杂围岩条件和测试环境下，如大断面地下洞室和隧道中，经常遇到以下几种情况：(1)孔内无水，即干孔，(2)即使有地下水，但没有充满测试孔，(3)平孔和仰孔，(4)总个钻孔段内存在强弱透水带孔段。遇到以上几种情况，就必须不断向孔内注水，孔口进行堵水，保证水充满整个钻孔，在一个钻孔内需要进行几十个孔段的测试时，就需要几十次的注水、堵水循环操作，极为费时、费力，遇到仰孔或强透水带孔段钻孔时，操作就更加困难，以上情况，大大限制了声波测试技术在现场的推广应用。

目前国内外在声波测试上，主要通过两种途径解决上述问题，第一种途径是不使用耦合剂，在发射探头加大震源发射功率或在接收探头安装信号放大设置，提高接收信号的能力。这种方法能在一定程度上结解决问题，但工作实践表明，监测效果并不理想，其原因在于增大发射功率，但由于探测系统与孔壁耦合不佳，发射端能量在进入探测体之前就损失殆尽；而增强接受信号，很容易受到背景噪声的干扰。第二种途径是从声波探头与孔壁耦合入手，有孔口封堵法，出发点是使孔内形成密闭空间，目的是使注入的水保证充满测试孔，这种方法孔口封堵设备固定，在一孔内需要做多个部位的声波测试时，移动声波探头极为不便，声波探头移动到接近孔口位置进行测试时，如果整个测试孔孔壁有一段存在较大的透水破碎带时，就需要加大注水量，否则很难保证孔内水的充满。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种自动耦合声波测试系统及声波测试方法，既能保证测试结果的稳定性和准确性，又能高效地省时省力地进行声波测试。为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种自动耦合声波测试系统，主要包括声波测试设备和注水加压设备两部分，其中声波测试设备包括声波探头，声波探头一端设有进水接头，进水接头上设有进水孔、声波信号电缆通道孔和推送杆连接螺栓，声波探头另一端设置有固定短杆；其中声波测试设备还包括柔性弱透水袋，套装在声波探头外，该柔性弱透水袋包括密封段和工作段。