[发明专利]一种混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测装置及方法

权利要求书

1.一种混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测方法，其特征在于，

包括混凝土防渗墙体连续完整性及入岩深度的单孔超声检测装置，所述检测装置包括设备主机、超声波换能器、超声波信号反馈装置，所述设备主机分别与所述超声波换能器、超声波信号反馈装置通过导线连接，所述设备主机设置为超声波发射接收装置，所述超声波发射接收装置包括超声波发射模块、超声波信号采集模块，所述超声波发射模块用以产生超声波并通过所述超声波换能器发射出去，所述超声波换能器用以采集回收反射后的超声波，并将回收的超声波信息转换为电信号输送回所述超声波发射接收装置内，所述信号反馈装置通过判别反射回的超声波进行分析计算得到目标介质的声阻参数，从而判别超声波传播过程中遇到的介质信息；

所述检测方法包括上述检测装置，所述检测方法包括以下步骤：

S1：在混凝土防渗墙墙顶钻设检查孔；

S2：向检查孔内注入传导介质，保证检查孔内为满传导介质状态；

S3： 将主机分别与超声波换能器、超声波信号反馈装置通过信号线连接，再将超声波换能器缓慢放入检查孔中，信号线上预先通过皮尺划定刻度，随着超声波换能器从孔口放置入孔底，探头位于孔内中心位置，并保证声波发射方向垂直于防渗墙纵轴线，每隔10cm-20cm停顿一次，进行超声波的激发与判别，并通过超声波信号反馈装置计算分析每次停顿的目标声阻抗Zi值，采集完成后，将数据保存好；

S4：采用超声波信号反馈装置对采集的反射回波信号进行计算，分析每次停顿的目标介质声阻抗Zi值，以一次回波声压沿深度变化情况作为墙体连续完整性的判别依据，以二次回波声压是否发生突变作为墙侧基岩面位置的判断依据，以有无二次回波作为墙底深度判断依据，据此判断墙体连续完整性和入岩深度情况；

S5：将超声波信号反馈装置中存储的目标声阻抗信息导入到计算机中，通过分析软件进行深入分析；

由于水、混凝土的声阻抗为已知值，进而推算出防渗墙墙侧介质声阻抗与一次和二次回波声压或声压比值的关系式，具体基本计算过程如下：

P为设备的声压测值，N为时域采样点数，x(n)为时域采样点的标准化值；

P_r为反射波的声压值，P_t为透射波的声压值，P₀为入射波的声压值，Z₁为入射前介质的声阻抗，Z₂为入射后介质的声阻抗，ρ为传播介质的密度，c为传播介质的波速；

根据设备初始超声波声压P₀和采集到的一次反射回波声压值P₁，进而计算得到超声波一次反射介质传播各阶段的介质信息：

Z_i1为一次反射回波计算声阻抗；

根据设备初始超声波声压P₀和采集到的各个阶段的二次反射回波声压值P₂进而计算得到超声波传播各阶段的介质信息：

Z_i2为二次反射回波计算声阻抗，P₀为初始的超声波入射波声压值，P₂为设备测得的二次回波声压值，Z_W为水的声阻抗，Z_C为混凝土的声阻抗；

以一次回波声压作为墙体连续完整性情况的判别依据；以二次回波声压是否突变作为墙侧土介质分界面，以有无二次回波作为防渗墙底界面位置判断依据，进而计算入岩深度；

其中， 为阻抗变化阈值，根据介质阻抗值及现场经验选定； 为防渗墙入岩深度，为无二次回波位置深度， 为二次回波突变位置深度。