声波层析成像技术用于砂砾石层中灌浆成墙质量检测

吴仁学

【摘要】声波断层扫描（CT）技术是一项新技术的水利水电工程地球物理勘探明确的尝试，结合二道河子水库除险加固工程孔间声波（CT）检浏试脸实例，，着重从声波断层扫描（CT）技术的基本原理、方法、技术、应用效果进行了研究。

【关键词】声波层析成像技术；质量检测；砂砾石层

1、前言

近年来随着高新技术的发展，尤其是计算机技术的广泛应用，促进了地球物理勘探技术的发展，一些新的地球物理方法与高科技新技术应运而生，如弹性波层析成像（CT）的开发和应用高新地球物理技术在水利水电工程测量和建筑工程质量测试发挥了积极作用，解决了许多工程地质和施工质量问题的隐患。

2、声波层析成像（CT）技术基本原理

工程CT技术是我国上世纪80年代末发展起来的一种物探和高新技术，是地球物理CT工程中的应用技术之一。在医用x射线CT扫描原理中，通过对人体工程探测对象（工程地质和工程结构等）的射线透视，来检测其内部异常（物理）的地球物理反演成像技术。可分为弹性波（CT）和电磁波（CT）。近年来，最广泛应用的是弹性波层析成像技术，在水利水电工程中已经解决了一些特殊的地质问题，效果也很显著。

弹性波层析成像（CT）技术来衡量使用弹性波传播或工程地质的身体部分，然后利用各个方向投影值（弹性波走时）重建，工程地质的身体部分内部弹性波速度图，以确定异常体的位置和性质，并解决工程地质问题和工程结构的质量问题。

弹性波层析成像（CT）技术领域的数据采集方法，最理想的方法是采用全向激励接收。但考虑到场地条件的限制，在两个孔之间使用激发更普遍，即根据某一观测系统，用同样的激励从接收器，刺激钻孔的弹性波，并接收到另一个洞的弹性波。刺激接收器的选择，应保证弹性波射线均匀分布在整个剖面，交叉密集投影的完整性，相互克制，和旅行阅读和可靠为原则，只有这样，特定于应用程序的CT与内部计算机重建中等速度，才能真正反映了测量两个钻井地质身体弹性波速度分布形式。弹性波（CT）层析成像的结果主要以色谱图形式表现出来，可用于描述质体或工程体中速度场的分布。

3、声波层析成像（CT）技术在砂卵砾石层中灌浆成墙施工质t检测试验研究

3.1现场数据采集技术

3.1.1试验孔位置和钻孔要求

试验场地由施工单位确定，60m段6号、196m段21～22号交叉点和2号、50m段9号和36号共计5对孔。要求两钻孔分别位于检测墙体的两侧，其孔间距离为lm，造孔时应尽可能地保持铅直，终孔时要进行孔斜测量，并作单孔的孔斜记录，以备资料处理时做两检测孔间距校正之用，一般要求孔斜率不大于1%。造孔采取泥浆护壁钻进工艺，保证钻孔完成后两天内不塌孔，终孔深度在基岩面以下2m为宜。

3.1.2数据采集方法技术

现场数据采集设备是国内声探测器、大功率发射机和柱式单发单管探针，现场使用笔记本电脑进行数据记录。在正式的声波层析CT测试之前，除了严格完成发射和接收探针电缆标记，同时也要在安全的方面，要使用特殊测试井筒的每一个测试地面调查工作。此外，在测试之前和之后都应进行现场校准的仪器和设备，如在深水或套管检查探测器，一般来说，水的纵波速度是1400～1500m/s，和套管的纵波速度5500～600m/s。可以在仪器中进行验证。

孔声波（CT）之间的数据采集是使用单点发射和扇形多点接收多次连续观察，考虑到穿透距离发射探测能力，确保现场音响的质量记录，每侧3m的钻井周期，同时需求之间的测量部分测量部分和重复。发射距离为0.2m的层析成像和接收器距离，每一个测段为16个测点，计16xl6二256条射线。现场测试，激励和接收准确定位至关重要，否则将直接影响反演的成像精度。

3.2数据处理和结果分析

数据处理是对东北测量与设计研究所地球物理勘探开发的井间声层析（CT）材料的特殊软件包的处理。主要使用声波前往重建介质内的速度场，核心是建立和求解大型稀疏线性方程组、递归迭代反演，获得两个洞之间的测量二维速度分布地质领域的身体，速度和色谱或灰度显示和打印，使用一种形式的平衡技术使图像异常现象更加明显，图像可以直观地反映地质的内部速度分布两个洞之间的身体。如图1所示

4、结束语

由试验结果表明，用小洞间距声波断层扫描（CT）技术在地下水位以下的砂砾石层检测注浆固结度的墙墙和墙大致形状，效果是很明显的，方法是可行的和评价结果的结果提供的基础灌浆墙，也为类似工程施工质量检验检测工作提供了一种新的有效手段。然而，由于能源条件的限制，在砂砾层和地面水平面以上的砾石层进行了灌溉浆液壁检测，不良记录波形，初次到达不明显，分析其原因主要是由于水砂砾结构比较松散。因此，建議下一阶段工作，除了选择一个代表区域墙墙核心，在工作现场波速测试的核心价值外，在高灌溉纸浆成墙施工之前，两边的墙体安装在墙上的一副提前检测孔，和之前填充皱纹和孔声学（CT）成像测试工作，一方面，有利于CT数据处理。确定背景速度参数值，另一方面可以通过声速度增加率注浆后计算，对壁面效果评价很好。

参考文献：

[1]张吉，师学明，陈晓玲，刘迎.超声波CT技术在混凝土无损检测中的应用现状及发展趋势[J].工程地球物理学报，2008，（05）：596-601.[2017-08-26].