DB45 T 2419-2021 钻孔管波探测技术规程.pdf
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1、 ICS 73 . CCS P 9 广 T 2021- 1 10 0. 30 9 7 西 壮 T echnica 1 2-20 发 布 壮族 钻 孔 l code o 布 广西 壮 族 自 孔 管 波 o f pract 壮 族自治 区 自 治 波 探 测 ice for 区 市场监 督 区 测 技 术 borehol e 督 管理局 地 D B 术 规 程 e tube w a 发 布 4 方 标 B 45/T 24 程 a ve dete 2022 - 布 45 标准 19 2021 ction - 01-20 实 准 实 施DB 45 /T 2 41 9 20 21 I 目次 前言 .
2、II 1 范围 . 3 2 规范性引 用文件 . 3 3 术语和定 义 . 3 4 符号 . 4 5 基本规定 . 5 6 仪器设备 . 6 7 工程勘察 应用 . 7 8 基桩检测 应用 . 9 附录 A(资料 性)钻孔管波探测技术理论 . 12 附录 B(资料 性)综合解释成果图示例 . 14 附录 C(资料 性)现场记录表格 . 16 附录 D(资料 性)钻孔管波探测技术成果图格式 . 18 参考文献 . 19 DB 45 /T 2 41 9 20 21 II 前言 本文件按照GB/ T 1 .12 0 20标准化工作导则 第1部分:标 准化文件的 结构和起草 规则的规 定 起草。 请注
3、意本文件的某些文件可能涉及专利,本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由广西壮族自治区交通运输厅提出并宣贯。 本文件由广西交通运输标准化技术委员会归口。 本文件起草单位: 广西交通工程检测有限公司、 广西交通设计集团有限公司、 广西新发展交通集团 有限公司、桂林矿产地质研究院工程有限公司、广东省地质物探工程勘察院。 本文件主要起草人:罗彦、 吴庆全 、何廷全、张玉池、李学文、李敦仁、唐正辉、林芳鹏、 李 祖 能、潘荣建 、毛承英、 王宗学、黄 志华、章哲 辉、毛志新 、欧鸥、韦 丘德、黄家 华、李勤武 、陈晋荣、 韦景麒、梁安、甘力、黄勇钧、李志民。 DB 45 /T 24 19 20
4、 21 3 钻孔管波探测技术规程 1 范围 本文件界定了钻孔管波探测技术涉及的术语和定义、 符号, 规定了基本要求、 仪器设备、 工程勘察 应用、基桩检测应用的要求。 本文件适用于广西行政区域内建设工程中应用钻孔管波探测技术进行的工程勘察及基桩检测。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中, 注日期的引用文件, 仅该日期对应的版本适用于本文件; 不注日期的引用文件, 其最新版本 (包括所有的修改单) 适用于本 文件。 GB 5 00 21 岩土工程勘察规范 JG J 1 06 建 筑基桩检测技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件
5、。 3 .1 管波 t ub e w av e 井液及孔壁分界面沿钻孔轴向传播的广义瑞利波。 3 .2 管波探测技术 b or eh ole t ub e wa ve de te ct io n 利用管波探测目标体的地球物理方法,简称“管波法”,方法原理见附录A。 3 .3 工程勘察 geot e c hn ic al in vest ig ati on 利用管波法探测溶洞、溶蚀裂隙、软弱夹层等不良地质体岩,为评价工程岩土性质提供依据。 3 .4 基桩检测 pi le t e s t 利用管波法检测基桩的完整性和桩端持力层岩土性状。 3 .5 现场试验 fi el d te st 为确定有效的
6、采集参 数,在正式采集数据前进行的测试。 3 .6 直达波 d irect w av e 由激发点沿井壁直接传播至接收点的管波。 3 .7 反射波 r efl ec te d wa ve 传播过程中遇到波阻抗差异界面发生反射的管波。 DB 45 /T 2 41 9 20 21 4 3 .8 波阻抗 w ave i mp ed an ce 介 质 密度与 波 速 的 乘积 。 3 .9 下行反射波 down -g o i ng wa ve 遇到 波 阻抗差异 界 面向 下 反射 的管波。 3. 10 上行反射波 up -g oi ng wa ve 遇到 波 阻抗差异 界 面向上反射 的管波。 3
7、. 11 增益 g ai n 表示 信 号 放大 的程 度 ,用 d B表示。 3. 12 同相轴 e ven t 波 形 记录 上来 自 同一信 号 源 的 各道相同相 位的 连线 。 4 符号 下列符号适用于本文件。 4 .1 管波特性参数 A 管波的 幅值 ( mV ) ; Q 能 量指 标( mV ) ; T 管波 周 期 信 号( s ) ; v 管波的 波 速 ( m / s ) ; f r 管波 接收 信 号的主 频值 ( Hz ) ; f 0 管波 激 发 源 的中 心频率 ( Hz ) ; t d 直达 波 走时 ( s ) ; v d 直达 波波 速 ( m / s ) ;
8、 管波的波 长 ( m )。 4 .2 几何参数 D 桩 径 ( m ) ; R 管波探 测范围的 半径 ( m ) ; l 0 收 发 换 能器的 距离 ( m ) ; H i 测 点 的 深度 ( m )。 4 .3 其他 N 表示某 一时间段 内有 N 个采样点 ; PS D能 量 深度曲线上相邻两点 的 斜率与 能 量差 的 乘积 。 DB 45 /T 24 19 20 21 5 5 基本规定 5 .1 一般规定 5. 1. 1 钻孔应符合下列规定: 测试段灌满水; 孔壁光滑、不坍塌、不掉块; 孔径大于收发换能器的外径; 测试段无金属套管,护壁套管采用塑料套管; 套管与井壁的空隙填充液
9、体。 5. 1. 2 管波法探测范围的半径不宜大于半个波长,应按式(1)计 算。 0 1 22 v R f = . (1 ) 式中: R管波探 测范围的半径(m); 管波的波长(m) ; v管波的 波速(m/ s) ; f 0 管波的 中心频率(Hz )。 5 .2 工作程序 5. 2. 1 管波法应 按 图1的 程 序开 展工作。 图1 管波法工作流程图 DB 45 /T 2 41 9 20 21 6 5. 2. 2 收 集资料应 包括 下列内容: 任 务目 的及 具体 要求 ; 已 有的其 他 成果资料 ; 现场 开 展探测工作的可行性。 5. 2. 3 探测 方案 应 包括 下列内容:
10、工程 概况; 任 务来源 及 目 的 ; 预 计探测工作 量; 方法 技术及仪器设备 ; 现场准备及人员 配 备 ; 工作计 划 及成果提交 时间; 安全 生 产和 环境保护措施 。 5. 2. 4 前期准备工作应 包括 内容: 在无 钻孔的测区提前布设钻孔 ; 钻孔 破碎段 用 塑 料 套 管进行 护壁 ,并 详细 记录 套 管安 装情况; 检 查 并 清洗 钻孔,钻孔应符合 5. 1. 1 的规定,钻 孔 深度 应 满足 任 务 要求 ; 检 查 并 调试 仪器设备, 确保 其性能正 常 。 5. 2. 5 现场探测符合下列规定: 正式 采 集 数据 前 宜 进行现场 试验 , 确 定 方
11、法 的有 效 性及 采 集参 数 合理性 ; 同一 钻孔内的仪器 采 集参 数 应 保持一致; 应 采 用发 射换 能器和 接收换 能器 距离恒 定的、测 点间距恒 定的自 激 自 收 的 观 测 系统; 宜以 发 射换 能器和 接收换 能器 连线 的中 点 作 为 记录 点 ,自下而 上逐点 测 试 , 匀速 提 升; 换 能器提 升 过程中,应 校核 测 绳刻度 和 采 集 深度; 数据采 集 完 成 后 应及 时保存 并备 份数据 , 详细完整 地 填写原始 记录,记录表格可参照附录 C ; 数据采 集过程中出现 连续漏点 、波 形畸变等情况时 ,应 重 新 采 集 数据 ,并 做好 记
12、录。 5. 2. 6 数据 分 析 及解释应符合下列规定: 数据处 理 时 不 得 进行 道间振幅 归 一 化 处 理,可进行 滤 波 处 理、 深度校 正 ; 同一 测 试 孔 各 测 点 的测 试曲线 应 采 用 相同 的 显 示 增益 ,可 采 用 伪彩色剖面显 示 ; 时间剖面 图应 与 钻孔 柱状 图 绘制在同一 成果图件中,并 采 用 同一深度比 例 尺 ,可参照附录 D ; 数据 解释应按照 先已知后未知 、 先易后难 的 原 则进行 ; 在 分 层 并 确 定其 深度 的基 础上 ,对管波 法 结果进行解释 ; 对可 疑异常 区进行 加密复 测 ; 结合钻探资料和其 他 探测成
13、果进行综合分 析 、 验证 。 5. 2. 7 编制 成果 报告 应符合下列规定: 内容全 面 , 重点突 出, 立 论有 据 ,结论 明确 ,图表 清晰; 项目 进行 阶段 可 根据 工程 需 要 编制满足 委 托方 要求的 阶段 性 报告或 中 间 成果, 待项目完 成 后 应及 时 提交 最终 成果 报告 。 6 仪器设备 6 .1 管波 法 探测仪 包含 主机、 换 能器, 使 用 时 仪器设备应 在校 准 或 检定有 效 期内。 6 .2 主机应符合下列要求: 防潮 、 防 爆 、 防 摔 , 绝缘 性能 好; DB 45 /T 24 19 20 21 7 具备波形实时显示、记录和存
14、储功能; 最小采样时间间隔不大于0 . 0 2 ms , 记录仪器频带范围为 10 0 Hz 3 00 0 Hz,A/ D 转换器不 小于 16 bi t; 信号幅值量程不小于5 V ,幅值测量相对误差应小于1 0 ; 具有自动记录深度的功能,测量相对误差不大于0 . 5 。 6 .3 孔内换能器应包括发射换能器、接收换能器和井下电缆,并应符合下列要求: 探测过程中发射换能器与接收换能器的距离恒定; 电缆应有深度标志且深度误差不应大于0 . 5 , 电缆应牢固耐磨; 换能器在 1 M Pa 水压下能 正常工作; 发射换能器采用低频孔中换能器,发射能量不小于1 0 J,发 射的管波峰值频率应处于
15、5 0 0 Hz 至 1 00 0 Hz 之间; 接收换能器应采用灵敏度不小于3 00 0 V/ P a 的 水听器。 7 工程勘察应用 7 .1 一般规定 7. 1. 1 管波法在工程勘察中适用于探测溶洞、溶蚀裂隙、软弱夹层等不良地质体。 7. 1. 2 管波法的探测孔深度应符合 GB 5 00 2 1 中对勘探孔 深度的规定。 7 .2 现场探测 7. 2. 1 现场探测应符合 5. 2. 5 的规定。 7. 2. 2 探测孔应符合 5. 1. 1 的 规定,对 存在溶洞、破碎岩层的测试段宜安装塑料套管进行护壁。 7. 2. 3 现场数据正式采集前宜选择有不良地质体揭露的钻孔进行现场试验,
16、确定采集参数。 7. 2. 4 测点间距不宜大于0 . 1 m ,对可疑异常段宜加密复测。 7. 2. 5 探测记录的采样时间间隔不应大于 0 .0 2 ms ,记录 长度不应小于2 5 ms。 7 .3 数据分析及解释 7. 3. 1 数据分析与 解释前应先 排除孔底、 孔口、孔液面 、地层变 化、孔径变 化、套管等 因素引起的 干 扰异常,确定其影响程度,避免误判。 7. 3. 2 按式(2)计 算直达波波速。 0 d d l v t = . (2 ) 式中: v d 直达波波 速(m/ s) ; l 0 收发换 能器的距离(m); t d 直达波 走时(s)。 7. 3. 3 按式(3)
17、计 算接收信号的主频值。 1 r r f T = . (3 ) 式中: f r 管波主 频值(Hz) ; DB 45 /T 2 41 9 20 21 8 T r 管波 周 期 信 号( s )。 7. 3. 4 按式(4)计 算接收信 号的能 量 , 绘制 能 量 深度曲线 。 2 1 1 () N i i QA N = = . ( 4 ) 式中: Q 能 量指 标( mV ), 约 定 将 某 一时间段 内的管波 时 域 曲线 的 幅值 平 方 的 平均 值 作 为 能 量指 标 ; N 表示某 一时间段 内有 N 个采样点 ; A i 某 一时 间段 内第 i 个 采样点 的 幅值 ( m
18、V )。 7. 3. 5 可 根据 能 量 深度曲线绘制 PS D 曲线 作 为 辅助 线 , PS D 值为 曲线上相邻两点 的 斜率与 能 量差 的 乘积 ,应按式(5)计 算 。 () () 2 1 1 ii i ii QQ PS D HH = . ( 5 ) 式中: PS D i 第 i 测 点 的 PS D 值 ( mV 2 / m ) ; Q i 第 i 测 点 的能 量指 标( mV ) ; Q i-1 第 i- 1测 点 的能 量指 标( mV ) ; H i 第 i 测 点 的 深度 ( m ) ; H i-1 第 i- 1测 点 的 深度 ( m )。 7. 3. 6 结合
19、钻孔地 质资料, 依 据直达 波波 速 、能 量变 化、 反射 波 同相轴 特征 ,按下列 方法 确 定地质 分 层 界 面 : 直达 波波 速突变点为 分 层 界 面; 能 量 深度曲线 和 PS D 曲线上 的 突变点为 分 层 界 面; 反射 波 同相轴 起 始点为 分 层 界 面 。 7. 3. 7 在确 定地质分 层 的基 础上 ,对钻孔管波探测结果进行地质解释及 推断 7. 3. 8 地质解释应 根据 管波的波 速 、能 量 和 频率 ,结合钻孔 柱状 图,按照表 1 的要求进行,可参考附 录 B .1 。 表1 地质特性及管波特征 地质特性 管波特征描述 第四系土层 直达波速度低
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