声波透射法题库之欧阳历创编.docx

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声波透射法题库之欧阳历创编

一、选择题（单项选择题，本题只有一个正确答案）

时间：

2021.02.09

创作人：

欧阳历

1、端承型大直径灌注桩应选用钻芯法或声波透射法对部分受检桩进行桩身完整性检测。

抽检数量不应少于总桩数的（A）

A.10%B.20%C.5%D.30%

2、声波透射法检测前应在桩顶测量相应声测管（B）壁间净距离，称为管距。

A.内B.外C.桩径D.声测管中心

3、声波透射法检测时发射与接收声波换能器同步升降时，测点间距不宜大于（C）。

A.200mmB.250mmC.100mmD.350mm

4、当采用低应变法或声波透射法检测时，受检桩混凝土强度至少达到设计强度的（B），且不小于15MPa。

A.60%B.70%C.80%D.90%

5、声波透射法的声幅判据用声幅平均值减（B）作为声幅临界值。

A.3dBB.6dBC.9dBD.12dB

6、平面纵波波速比平面横波波速（A）。

A.大B.小C.相等D.无法确定

7、无限大介质中弹性平面波纵波波速比弹性杆中平面波纵波波速（A）。

A.大B.小C.相等D.无法确定

8、在声波透射法检测中，接收到的首波幅值越低，表明混凝土对声波的衰减就（A）。

A.越大B.越小C.无衰减D.无法确定

9、从声波透射法角度对声测管的材料要求未考虑的是哪个因素？

（D）

A.强度和刚度B.与混凝土粘结性C.声透率D.抗腐蚀性

10、在声波透射法检测中，预埋声测管内径一般比换能器直径大（C）mm。

A.30～50B.50～60C.10～20D.20～30

11、声波透射法检测的声波主频一般为（A）Hz。

A.2×104～2×105

B.2×103～2×104

C.2×105～2×106

D.2×106～2×107

12、直径为1.5m的混凝土灌注桩，应埋设不少于几根声测管（C）。

A.1B.2C.3D.4

13、声波透射法检测是利用（C）在桩身中传播时声学参数的变化来判断桩的质量。

A.次声波B.声波C.超声波D.特超声波

14、声波透射法检测时，换能器在声测管内一般用（B）耦合。

A.空气B.清水C.黄油D.泥浆

15、实现电能和声能相互转换的装置叫做（D）。

A.发射器B.接收器C.转换器D.换能器

16、声波透射法零时校正不是考虑哪个因素？

（D）

A.发射机的延迟B.发射换能器的延迟

C.接收换能器的延迟D.耦合水的延迟。

17、下列声学参数中，最稳定、重复性好的是（B）

A、波幅B、波速C、频率D、波形

18、下列哪个声学参数对缺陷的反应最为敏感（B）

A、声时B、波幅C、频率D、声速

19、气泡密集的混凝土，往往会造成（A）

A、波速没有明显的降低，波幅明显下降

B、波速下降，波幅提高

C、波速不变，有时反而提高，波幅下降

D、波速提高，波幅提高

20、在超声波检测中，下列哪个频率的探头可获得相对最佳分辨率（D）

A、20kHz

B、30kHz

C、40kHz

D、50kHz

21、声波的衰减与下列哪些因素无关？

（D）

A、传播距离B、声波频率C、介质性能D、规范

22、超声波在混凝土中传播的波速与下列哪些因素无关？

（D）

A、骨料卵石B、配合比C、混凝土强度D、频率

23、为使声波在混凝土中的传播距离增大，往往采用通过（D）频率的办法来实现。

A、扫频B、跳跃变换C、提高D、降低

23、充满（B）的空间称为声场。

A、压力B、声波C、声阻抗D、弹性介质

24、在声学中，把介质中某点的有效（B）与质点振动速度的比值称为声阻抗率。

A、声强B、声压C、声幅D、声频

25、声波透射法检测时，增大声波频率，有利于（A）。

A、增强对缺陷的分辨率B、延缓声波的衰减

C、增大声波的探测距离D、提高信号的信噪比

26、接收换能器接收的声波是（C）。

A、反射波B、透射波

C、散射波D、折射波

27、对同一根混凝土桩，声波透射法测出的波速应（A）低应变法测出的波速。

A、大于B、小于

C、等于D、不能肯定

28、在混凝土中传播的超声波遇到缺陷时，其（B）。

A、声速降低，波幅增大，频率增大

B、声速降低，波幅减小，频率减小

C、声速增大，波幅减小，频率减小

D、声速降低，波幅减小，频率增大

二、多项选择题（本题不只一个正确答案，请把所有正确答案选出）

1.下列关于声波透法检测开始时间的说法，哪些是正确的？

（AB）

A、受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70%。

B、受检桩混凝土强度不小于15MPa

C、受检桩混凝土龄期应达到28d

D、预留同条件养护试块强度尖达到设计强度

2、声波透射法检测混凝土灌注桩可分为（ABCD）

A、桩内跨孔透射法B、桩内单孔透射法

C、桩外旁孔透射法D、CT成像法

3、声波透射法检测灌注桩缺陷的方法可分为（ABCD）

A、平测普查B、单向斜测

C、扇形扫测D、交叉斜测

4、下列关于径向换能器的说法中，哪些是正确的？

（ACD）

A、换能器沿水平面无向性B、换能器沿铅垂面无指向性

C、换能器频率越高，穿透能力越差D、换能器谐振频率宜为30～50kHz

5、超声波检测桩内缺陷基本物理量有：

（ABCD）

A、声时值B、波幅（或波幅衰减）

C、接收信号频率变化D、接收波形的畸变

6、超声波在传播过程中碰到混凝土内部缺陷时，超声波仪上会出现（AB）

A、波形畸变B、声时增加

C、声速提高D、振幅增加

7、无缺陷混凝土接收波的波形特征是（AB）

A、首波陡峭，振幅大B、包络线呈纺锤形

C、包络线呈喇叭D、波形可能有轻微畸变

8、声波在传播过程中振幅随传播距离的增大而逐渐减少的现象称为衰减。

产生衰减的原因有：

（ABC）

A、吸收衰减B、散射衰减

C、扩散衰减D、桩侧土阻力

9、欲增加声波的传播距离，可采取（AB）

A、增大发射功率B、降低换能器谐振频率

C、减小发射电压D、增大声脉冲发射频率

10、下列哪些情况宜选择低频声波？

（ABD）

A、测距较大时B、低强度混凝土

C、超长桩D、早龄期混凝土

11、下列关于声测管的说法中，哪些是正确的？

（ABCD）

A、管材应有足够的强度和刚度

B、管材应有较大的透声率

C、声测管底部应封闭

D、声测管的连接处应有足够的水密性，在较高的静水压下不漏浆

12、对声测管的要求包括下列哪些选项？

（ABCDE）

A、水密性良好，不漏浆B、与混凝土粘结良好，不产生剥离缝

C、管内无异物，保证畅通D、管与管之间相互平行

E、接口连接平整畅通

13、声波透射法与低应变法测出的声速不等，原因包括下列哪些因素？

（ABC）

A、波长和边界条件不同B、声波频率不同

C、测距不同D、应变量级不同

14、除缺陷的几何范围和程度外，对桩身完整性类别的判定应考虑下列哪些因素？

（ABCDE）

A、缺陷的部位（桩上部、中部还是下部）

B、桩的受荷状况（抗压、抗拔、抗水平力等）

C、桩的承载机理（摩擦型或端承型）

D、基础类型（单桩承台或群桩承台）

E、桩的设计荷载要求

三、综合题

1、简述基桩声波透射法完整性检测的基本原理

答：

用人工的方法在混凝土介质中激发一定频率的弹性波，该弹性波在介质中传播时，遇到混凝土介质缺陷会产生反射、透射、绕射、散射、衰减，从而造成穿过该介质的接收波波幅衰减、波形畸变、波速降低等。

由接收换能器接收的波形，对波的到时、波幅、频率及波形特征进行分析，判断混凝土桩的完整性及缺陷的性质、位置、范围及缺陷的程度。

2、声波透射法桩身完整性检测中综合判定的必要性

答：

用于判定桩身混凝土缺陷的多个声学参数指标—声速、波幅、PSD、主频、实测波形，它们各有特点。

声速与混凝土弹性性质相关，波幅与混凝土的粘塑性相关，PSD对波速的变化敏感、主频的漂移反映了对高频成分的衰减情况，采用声速、波幅判据为主，结合PSD、主频以及实测曲线的综合判定法对全面反映混凝土这种粘弹性材料的质量是合理的，科学的方法。

3、声波透射法检测时要求换能器达到良好耦合的目的是什么？

为何一般采用清水做耦合剂？

答：

良好耦合的目的是使尽可能多的声波能进入被测介质，并经介质传播后尽可能多的被接收。

如果声测管中含泥浆、砂等悬浮固体颗粒，会使声波产生较强的散射和衰减，影响测量结果。

用水做耦合剂是水具有不可压缩性、均匀性，更好的传递能量。

4、声波透射法有哪几种检测方法，106规范是针对哪种方法的？

答：

声波透射法主要有：

桩内跨孔透射法、桩内单孔透射法、桩外孔透射法。

106规范针对的是：

桩内跨孔透射法。

5、请简述简谐振动的概念。

答：

如果物体或者质点做周期性的直线振动，且它离开平衡位置的距离与时间的关系可以用正弦函数或余弦函数来表示，这就称为简谐振动。

6、请简述散射衰减的概念。

答：

声波在一种介质中传播时，因碰到另一种介质组成的障碍物而向不同方向发生散射，从而导致声波衰减（即声波的定向性减弱）的现象称为散射衰减。

7、请简述吸收衰减的概念。

答：

声波在介质中传播时，部分机械能被介质转换成其他形式的能量（如热能）而丧失，这种衰减现象称为吸收衰减。

8、什么叫反射波什么叫透射波

答：

当声波在传播过程中从一种介质到达另一种介质时，在两种介质的分界面上，一部分声波被反射，仍然回到原来的介质中，称为反射波；另一部分声波则透过界面进入另一种介质中继续传播，称为折射波（透射波）。

9、声波透射法有哪几种检测方法？

简述不同方法的特点、用途。

答：

检测方法：

平测、斜测、扇形扫测。

 平测法：

各测点测距相等，发、收换能器以相同高程同步提升，测线平行。

用于对桩各剖面的普查，找出声学参数异常点。

 斜测法：

各测点测距相等，发、收换能器以不同高程相同步长同步提升，测线平行。

用于核实可凝点的异常情况，并确定异常部位的纵向范围。

 扇形扫测法：

一换能器固定在某高程不动，另一换能器逐点移动，各测点的测距不相同，测线呈扇形分布，波幅不具可比性。

用于在桩顶或桩底斜测范围受限时，或为减少换能器升降次数，核实可凝点的异常情况，并确定异常部位的纵向范围。

四、计算题

1、将收发声波换能器置于清水中，在换能器内侧净距离d1=500mm、d2=200mm时，仪器测得声时读数分别为t1=342.8us、t2=140.1us。

请计算出仪器的系统延时t0

解：

计算水的声速：

则

2、声波换能器直径D=30mm，钢质声测管外直径、内直径分别为d1=60mm，d2=53mm，已知水的声速V水=1480m/s，钢的声速V钢=5940m/s，请计算声波透射法检测时的声时修正值

解：

3、当平面波从混凝土入射到混凝土与水的交接面时，（混凝土）=108*104g/（cm2*s），Z2（水）=14.8*104g/（cm2*s），计算声压反射率、透射率。

解：

可以得到：

Rr=-0.76Rd=0.24

即反射声压为入射波声压76%负号表示反射波与入射波反相，透射声压为入射波24%。

继续教育考题（开卷）

综合题

1、将收发声波换能器置于清水中，在换能器内侧净距离d1=500mm、d2=200mm时，仪器测得声时读数分别为t1=342.8us、t2=140.1us。

请计算出仪器的系统延时t0

解：

计算水的声速：

则

2、声波换能器直径D=30mm，钢质声测管外直径、内直径分别为d1=60mm，d2=53mm，已知水的声速V水=1480m/s，钢的声速V钢=5940m/s，请计算声波透射法检测时的声时修正值

解：

3、当平面波从混凝土入射到混凝土与水的交接面时，（混凝土）=108*104g/（cm2*s），Z2（水）=14.8*104g/（cm2*s），计算声压反射率、透射率。

解：

可以得到：

Rr=-0.76Rd=0.24

即反射声压为入射波声压76%负号表示反射波与入射波反相，透射声压为入射波24%。

4、声波透射法有哪几种检测方法？

简述不同方法的特点、用途。

答：

检测方法：

平测、斜测、扇形扫测。

 平测法：

各测点测距相等，发、收换能器以相同高程同步提升，测线平行。

用于对桩各剖面的普查，找出声学参数异常点。

 斜测法：

各测点测距相等，发、收换能器以不同高程相同步长同步提升，测线平行。

用于核实可凝点的异常情况，并确定异常部位的纵向范围。

 扇形扫测法：

一换能器固定在某高程不动，另一换能器逐点移动，各测点的测距不相同，测线呈扇形分布，波幅不具可比性。

用于在桩顶或桩底斜测范围受限时，或为减少换能器升降次数，核实可凝点的异常情况，并确定异常部位的纵向范围。

5、简述声波透射法检测混凝土缺陷的基本依据

答：

当混凝土中存在缺陷时，超声波声速、声幅、频率和波形诸参量都有反映。

首先是当混凝土内部存在缺陷时，在超声波发收通路上形成了不连续介质，低频超声波将绕过缺陷向前传播，在探测距离内，其绕射到达所需的“声时”比超声波在无缺陷的混凝土中直接传播时所需的“声时”长，反映出超声波的声速减小。

其次是由于存在缺陷时，超声波在混凝土中传播时声能衰减加大，接收信号的首波幅度下降。

第三是由于混凝土存在缺陷时，高频成分比低频成分消失快，接收信号的频率总是比通过相同测距的无缺陷混凝土接收到的频率低。

最后，由于超声波在缺陷界面上的复杂反射、折射，使声波传播的相位发生差异，叠加的结果导致接收信号的波形发生畸变。

据此即可对混凝土内部的质量情况作出判断。

6、声波透射法测桩身质量，可用于判别混凝土缺陷的基本物理参量有哪些？

并说明其相关关系。

答：

（1）声时值：

由于钻孔桩的混凝土缺陷主要是由于灌注时混入泥浆或自孔壁坍落的泥、砂所造成的。

缺陷区的夹杂物声速较低，或声阻抗明显低于混凝土的声阻抗。

因此，超声脉冲穿过缺陷或绕过缺陷时，声时值增大。

增大的数值与缺陷尺度大小有关，所以声时值是判断缺陷有无和计算缺陷大小的基本物理量。

（2）波幅（或衰减）：

当波束穿过缺陷区时，部分声能被缺陷内含物所吸收，部分声能被缺陷的不规则表面反射和散射，到达接收探头的声能明显减少，反映为波幅降低。

实践证明，波幅对缺陷的存在非常敏感，是在桩内判断缺陷有无的重要参数。

（3）接收信号的频卒变化：

当超声脉冲穿过缺陷区时，声脉冲中的高频部分首先被衰减，导致接收信号主频下降，即所谓频漂，其下降百分率与缺陷的严重程度有关。

接收频率的变化实质上是缺陷区声能衰减作用的反映，它对缺陷也较敏感，而且测量值比较稳定，因此，也可作为桩内缺陷判断的重要依据。

（4）接收波形的畸变：

接收波形产生畸变的原因较复杂，一般认为是由于缺陷区的干扰，部分超声脉冲波被多次反射而滞后到达接收探头。

这些波束的前锋到达接收探头的时间参差不齐，相位也不尽一致，叠加后造成接收波形的畸变。

因此，接收波形上带有混凝土内部的丰富信息。

如能对波形进行信息处理，搞清波束在混凝土内部反射和叠加机理，则可确切地进行缺陷定量分析。

但目前，波形信息处理方法未能解决，一般只能将波形畸变作为缺陷定性分析依据以及判断缺陷的参考指标。

在检测时，探头在声测管中逐点测量各深度的声时、波幅（或衰减）接收频率及波形畸变位置等。

然后，可绘成声时一深度曲线、波幅一深度曲线及接收频率变化率一深度曲线等，供分析使用。

7、常见缺陷在超声波测试信号中的特征性有哪些？

答：

（l）沉渣：

沉渣是一种松散介质，其本身声速很低（2000m/s以下），对声波的衰减也相当剧烈，所以凡是遇到沉渣，必然是声速和振幅均剧烈下降。

通常在桩底出现这种情况多属沉渣引起。

（2）泥砂与水泥浆的混合物：

这类缺陷多是浇注导管提升不当造成。

若在桩身就是断桩，若在桩顶就是桩顶标高不够。

其特点也是声速与振幅均明显下降，只不过出现在桩身时往往是突变，在桩顶是缓变。

若桩顶的缓变低到某一界限（可根据波速值确定这一界限），其以上部位应截桩，根据应截桩的标高可判断桩顶标高是否够。

（3）混凝土离析：

造成桩身某处粗集料大量堆集，而相邻部位浆多、粗骨料少的情况。

粗集料多的地方，往往形成这些部位声速测值因声学界面多反而有所提高，但振幅下降；粗集料少而砂浆多的地方则正好相反（纯砂浆一般波速在4000m/s以下），振幅测值有时还会高于附近测值。

（4）气泡密集的混凝土：

混凝土浇注管提升过快，大量空气封在混凝土内，虽不一定造成孔洞，但可能形成大量气泡分布在混凝土内，造成混凝土质量有所降低，使声波能量明显衰减（散射），接收波振幅明显下降。

（5）层状缺陷（断桩）：

所有穿过两声测管连线中间部位的测线测值均异常，即使斜测也异常，可判定该两声测管间缺陷是连成一片的。

如果三个测试面均如此，则可判定是整个断面的缺陷，如夹泥层或疏松层，即断桩。

（6）声测管接头的影响：

当换能器正好位于接头处，有时接头会使声学参数测值明显降低，特别是振幅测值，因为是接头处存在空气夹层，强烈反射声波能量。

遇到这种情况，应将换能器移开10cm，测值会立刻正常。

另外，通过斜测也可做出判断。

不过要指出：

声波透射法无法测出桩身扩颈。

8、什么叫衰减？

产生衰减的原因是什么？

答：

超声波在介质中传播时，随着距离的增加，能量逐渐减小的现象叫作超声波的衰减。

超声波衰减的原因主要有三个：

（1）扩散衰减：

超声波在传播中，由于声束的扩散，使能量逐渐分散，从而使单位面积内超声波的能量随着传播距离的增加而减小，导致声压和声强的减小。

（2）散射衰减：

当声波在传播过程中，遇到不同声阻抗的介质组成的界面时，将发生散乱反射（即散射），从而损耗声波能量，这种衰减叫散射衰减。

散射主要在粗大晶粒（与波长相比）的界面上产生。

由于晶粒排列不规则，声波在倾斜的界面上发生反射、折射及波形转换（统称散射），导致声波能量的损耗。

（3）黏滞衰减：

声波在介质中传播时，由于介质的黏滞性而造成质点之间的内壁摩擦，从而使一部分声能变为热能。

同时，由于介质的热传导，介质的疏、密部分之间进行的热交换，也导致声能的损耗，这就是介质的吸收现象。

由介质吸收引起的衰减叫作黏滞衰减。

时间：

2021.02.09

创作人：

欧阳历