[发明专利]一种喷射混凝土与围岩断裂的检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种喷射混凝土与围岩断裂的检测方法，采用检测装置实现，其特征在于，所述检测装置包括多个检测单元、引伸计和预制缝；

所述检测单元位于预制缝两侧，引伸计安装在预制缝处；所述检测单元包括支架，超声波发射装置和超声波接收装置；所述超声波发射装置和超声波接收装置安装在支架上；

所述方法包括以下步骤：

安装检测单元、引伸计和预制缝，并记录每条超声波传播路径下超声波发射的时间与接收信号的时间；

根据所述超声波发射时间与接收信号的时间，计算平行于断裂面的每条传播路径下的超声波传播波速，以及平行于断裂面的超声波波速均值v_V；计算垂直于断裂面的每条传播路径下的超声波传播波速，以及垂直于断裂面的超声波波速均值v_H；

根据v_V，绘制得到平行于断裂面的超声波波速随时间的变化曲线；

根据v_H，绘制得到垂直于断裂面的超声波波速随时间的变化曲线。

2.根据权利要求1所述喷射混凝土与围岩断裂的检测方法，其特征在于：所述平行于断裂面的每条传播路径下的超声波传播波速，垂直于断裂面的每条传播路径下的超声波传播波速由如下公式计算得到：

其中，v_Vi表示平行于断裂面的第i条传播路径下的超声波传播波速，T_Pi表示平行于断裂面第i条传播路径下超声波信号的接收时间,T_0i表示平行于断裂面第i条传播路径下超声波信号的发射时间；d_i为平行于断裂面的第i条传播路径下超声波在材料介质中的传播距离；v_Hj表示垂直于断裂面第j条传播路径下的超声波传播波速，T_Pj表示垂直于断裂面第j条传播路径下超声波信号的接收时间,T_0j表示垂直于断裂面第j条传播路径下超声波信号的发射时间；d_j为垂直于断裂面的第j条传播路径下超声波在材料介质中的传播距离。

3.根据权利要求1所述喷射混凝土与围岩断裂的检测方法，其特征在于：所述平行于断裂面的超声波波速均值v_V，以及垂直于断裂面的超声波波速均值v_H由如下公式计算得到：

式中，v_V为平行于断裂面的超声波波速均值，v_Vi为平行于断裂面的第i条传播路径下的超声波传播波速，n为平行于断裂面的传播路径总数；v_H为垂直于断裂面的超声波波速均值，v_Hj为垂直于断裂面第j条传播路径下的超声波传播波速，m为垂直于断裂面的传播路径总数。

4.根据权利要求1所述喷射混凝土与围岩断裂的检测方法，其特征在于：还包括根据所述平行于断裂面的每条传播路径下的超声波传播波速，以及垂直于断裂面的每条传播路径下的超声波传播波速，得到断裂面上各点的波速云图。

5.根据权利要求4所述喷射混凝土与围岩断裂的检测方法，其特征在于：绘制所述断裂面上各点的波速云图包括以下步骤：

计算各传播路径与断裂面交点处的超声波波速；

将所述超声波波速导入至Matlab程序中，通过网格差值法得到断裂面的各点的波速云图。

6.根据权利要求1所述喷射混凝土与围岩断裂的检测方法，其特征在于：所述支架包括铁套箍和位于铁套箍上的卡口；所述铁套箍的四个角部均通过转轴连接，所述卡口与螺钉配合，用于铁套箍的开合。

7.根据权利要求6所述喷射混凝土与围岩断裂的检测方法，其特征在于：所述铁套箍上开设有通孔，通孔上连接有套环，套环大小与超声波发射装置和超声波接收装置匹配；所述套环与传感器盖帽过盈配合，用于将超声波发射装置和超声波接收装置固定铁套箍上。

8.根据权利要求1所述喷射混凝土与围岩断裂的检测方法，其特征在于：所述超声波发射装置位于铁套箍的其中一个角部上；所述检测单元之间的超声波发射装置呈对角线设置。

9.根据权利要求1所述喷射混凝土与围岩断裂的检测方法，其特征在于：所述预制缝的缝高比为0.1。