时间：2023-11-11 10:43:36
关键字：声速测井、煤田、勘探
中图分类号： P641.4+61 文献标识码： A
一、前言
声速测井已成为重要的测井方法之一。其中声速测井仪可以利用声波产生的不同弹性方向的横波和纵波划分岩体风化带、解释软弱夹层；利用声波在不同介质中的传播速度不同，了解材质，知其密度，方便正确判断岩石层的情况。声速测井技术发展十分迅速。进行声速测井时，可以结合波具有的能量小、作用快的特性，将岩石当作弹性体，依据弹性波的特点来研究传播过程和规律。声速测井技术从最初的声速、声幅测井，到长源距声波测井，再到现在的多极子阵列声波测井、超声波井眼成像仪等等。该技术发展至今已不单纯是一项声学技术，而是融合了多项相关理论和相关学科（如计算机科学、信息处理技术、电成像技术等多种新兴学科）的现代测量技术，其作用日益显著，应用日益广泛。
二、声速测井技术基本原理
声速测井技术的原理——是利用声波在不同介质中传播速度的差异性，根据声波在地层中的传播时间来确定地质中岩石材质。如果在岩石中出现缝隙、溶洞以及岩石风化的现象都会对声波的速度产生影响。根据这些产生的影响不同来判断岩石中是否出现了缝隙、溶洞以及岩石是否已经风化。目前,声速测井一般测量的是纵波速度,由仪器发射晶体发射的声波耦合后在地层中传播,经地层传播的声波被仪器接收晶体接收。因为发射晶体和接收晶体的间距是一定的,所测得的声波传播时差与传播速度成反比。根据需要可以把传播时差换算为声波速度,结合其他物理参数,还可以计算出横波速度,从而进行岩性的划分、弹性参数的计算,为工程勘察所利用。
三、煤田测井资料在地质勘探中的用途
计算机技术在煤田测井中的应用，促进了测井仪器的组合化、刻度化以及轻便化。煤田测井资料对煤田区域的勘探、信息分析以及开采中，有着很大的使用价值。煤田测井资料可以帮助勘察人员鉴定煤田沉积环境。古代的地理沉积情况决定了煤炭的形成以及发育，利用煤田测井资料可以有效的了解含煤岩系中的岩性组合、各种岩相的类型和变化规律，还可以清楚的确定煤层发育的状况，确定什么位置煤比较多，什么位置比较少。
在确定煤层和岩层的厚度和深度上，有着很好的使用价值，这个时候可以根据数据资料绘制的密度测井曲线来划分煤层和岩层的状况。利用体积模型方式以及竖立统计表，对密度、中子和声波等测井曲线分析处理时，可以准确的得到煤质指标和岩石的组合成分，还可以帮助勘察人员有效地分析出煤质和岩性的特征。煤田测井资料还可以帮助我们确定煤田中煤的变质程度，地壳中火山岩侵入煤层时，往往会提高煤的变质程度。
在这种情况下，各种测井也会随之发生变化，伽玛—伽玛曲线的幅度值会随着煤的变质程度加深而减小，中子曲线也会跟着下降，电阻率曲线也会出现这种情况。煤田测井资料可以帮助勘察人员确定含煤地层的含水量特征。通过数字测井的电参数对煤矿中含煤地层的含水特征进行分析，可以有效的了解含水层的状况，有利于煤田的开采设计工作。煤层顶底板的特性往往直接影响到开采方案的制定以及矿井中支护方式的选择，根据测井资料获得煤田地质的地层的强度特征，在煤矿的建设和开采中有着巨大的意义。
煤田测井资料还可以帮助勘察人员对煤田地层的对比和勘探区做出一个整体性的评价。依据测井资料，利用计算机对地层对比以及煤田区域性的分析进行研究，绘制出煤层覆盖的等厚线图、煤层的等灰分线图和等厚线图以及顶底板的等高线图等图像，对煤田勘探区的总体评价和开采设计来说具有很好的使用价值。
四、声速测井技术的特点
煤田地质勘探工作是一项复杂的系统工程和技术，技术的选择、工作的效率、成果的可用性、准确性对后期的煤炭资源的开采率、开采的安全性、以及开采的效率等关系重大，因此，必须选择技术含量高的测量系统和技术，以保证较为精确的勘探测量出地下含煤的性质及特征。通过长期的技术积累和应用分析，目前，声速测井系统已成为煤炭地质勘探工作选择的主流。该系统主要具有以下技术特点：首先是工作效率高，声速测井技术需要技术人员少、工作效率可提高三倍，可实现从数据采集到处理，再到地质勘探结果的一体化输出。其次是作业质量高，能弄较为准确、合理和科学的给出煤层的深度、厚度以及地质构造等参数；三是作业受天气、气候、温度等影响小，可实现全天候作业；四是数字处理的自动化程度高；五是系统操作简单、易上手，方便快速学习和使用，能够按照系统的指示操作，顺利的获取完整的数据资料。同时，数字测井系统具备体积小、重量轻、易于携带等特点，大大拓展了数字测井系统在煤田地质勘探中的应用范围和广度。
声速测井技术在煤田地质勘探中的应用研究
1、利用声波划分岩性，进行地层对比
由于不同的岩石具有不同的声波传播速度，所以声波速度测井曲线可用于划分岩性剖面。当其他测井方法不能获得良好的标准层时，可以利用声波测井曲线成功地进行地层对比。
2、利用声速测井仪器确定断层位置及距离
在测井参数采集中，将声速测井仪采集的完整的系统层序地层测井曲线的整体特性作为对照标注曲线，将测量所得的某一测井的测井曲线与之进行比对分析，如果在测的测井曲线中某一段区域出现重复或是缺失的现场，则说明该位置的地层重复或缺失，则该位置就是断层的位置所在。还可以根据岩石的声速与密度之前的关系，岩石的密度越小其声速的就越小，时差就越大。对于成分相同的岩石，又可根据资料求取岩石断层的距离。
3、利用声速测井确定煤层的性质
一般情况下，利用声速测井技术获得数据而绘制的测井曲线可以准确的反映出煤层的状况。主要表现在下面几个方面：第一，自然的伽玛曲线，它主要可以反映出煤层的放射性很低，甚至比见到的低放射性地层还要低。第二，根据密度绘制的测井曲线，通常情况下，煤矿中煤层的体积密度在1.5g/3cm。第三，依据声波绘制的测井曲线，可以反映出煤层的间隔传播时间比围岩的间隔传播时间长，它的大小和煤田的煤质、煤质的变化情况有着密切的联系。第四，依据中子绘制的测井曲线，可以看出煤田中钻孔的隙度指数很高，通常，高含碳量的煤会导致这种状况。第五，绘制侧向电导率曲线，当煤田中煤炭的特性变化程度较高，他的电导率会接近于零。主要是因为在质量不好的煤炭中，电导率的变化和煤炭中灰分的含量有关系。所以，煤田地质勘探中利用数字测井技术，可以更好的确定煤层的性质。
4、利用声速测井技术进行自动分层研究
声速测井资料的自动分层、测厚和岩性识别是目前声速测井技术的最重要的研究方向和内容，其技术的发展直接关系到测井技术未来的应用深度和广度，其中，利用计算机综合分析系统对测井曲线进行自动分层技术最为核心和关键。测井曲线的计算机自动综合分析系统不仅能够提高测井曲线的解译速度，降低人员投入和劳动强度，而且可采用多种处理方式同时对测井曲线进行自动化的处理和分析，对提高提高解释精度，为煤田地质勘探和开发提供可靠准确的数字支撑起到重要作用。同时，利用计算机综合分析系统对测井曲线进行自动分层技术目前的研究还不够成熟和稳定，因此，可研究采用应用模糊数学理论及统计学参数，建立了测井物理参数对地层性质的隶属函数， 并给出了简便的地层界面划分方法，实现了数字测井的快速自动分层，目前，该方法已在测井曲线自动分层中得到广泛应用，该方法适应性好，符合日常分层习惯，同时，该方法综合利用多条曲线所具有的测井信息进行自动分层处理，不仅能为测井分层解释提供较可靠的分层界面和层特征值，而且具有快速、准确、简便的特点。
5、利用声速测井技术确定煤的变质程度
在进行煤田地质勘探时，采用相关软件对密度、声波以及中子等测井曲线以及收集的其他数据进行分析和处理，并对煤质指标和岩石成分做定量的分析。如果火山岩侵入煤田地质，煤田的变质程度会逐渐加重，绘制的测井曲线也会随之变化。煤田的变质程度越高，伽玛—伽玛曲线的变动幅度值也会逐渐的变小，煤田地质的电阻率曲线和中子曲线也会不断的降低。基于这种情况，利用数字测井技术勘探后，结合密度和电阻率或者中子绘制的测井曲线，可以比较有效的判断出煤层地质的变化情况。
声速测井技术在煤田勘察中存在的不足
1、声波在具有裂缝和溶洞的地层中传播时，会因产生多次反射而使能量明显衰减，此时滑行波的幅度亦会减小。要解决这一问题，可以提高探头的发射功率，用以增大滑行波的能量。
2、动力学参数虽能评价岩体完整性、软硬程度、风化程度、裂隙发育等，但目前尚缺乏全国性的统一标准和规范对岩石分类，大多是一些某单位或某部分的经验值或推荐公式，因此迫切需要统一的分类标准和规程早日出台。
七、结语
随着勘探领域的不断快速的扩展，声波理论也在不断完善。加之声速测井技术在煤田勘测中的广泛应用，使声速测井技术变得越来越成熟。声速测井技术不但能够对煤层进行定性和定厚的判断和分析。而且能够判断断层破碎带的位置，和地下岩石的得密度和材料。并且还能够划分底层和对比底层从而确定底层的空隙度，计算岩石的强度参数，提供更为精确的数据，提高了勘测过程的安全性，减少了勘测过程中的难度。声速测井技术在解决实际问题的能力在不断提高，随着社会的进步，新的声速测井方法、技术和仪器也在不断产生。相信随着声速测井技术在未来的不断发展和完善中会在勘察领域发挥更大的作用。
参考文献
[1] 冉广庆 齐艳俊：《数字测井在工程地质中的应用》，《陕西煤炭》，2008年02期
[2] 孔霞：《数字测井技术在油页岩勘探中的应用》，《吉林地质》，2008年02期
[3] 王春辉：《数字测井技术在煤田地质勘探中的应用研究》，《中国石油和化工标准与质量》， 2012年12期
[4] 朱命和 付中：《测井在永城煤田地质勘探中的应用效果》，《中国煤田地质》，2007 年 21期
[5] 陈雪莲 魏周拓 王延茂：《相控线阵声源在裸眼井和套管井外地层中产生的声束对 比》，《测井技术》，2012年04期
[6] 尚高峰 尉小龙 宋哲 刘治国：《声波测井法计算剥蚀厚度在十红滩地区的应用》，
关键词：桩基检测技术；超声波；公路施工；应用
桩基施工作为一项隐蔽工程是公路建设的基础环节，同时也是公路施工质量及使用安全的重要保证。桩基检测技术是现阶段用于检测桩基施工质量的一系列操作技术的总称，它的应用在保证桩基施工、优化公路建设质量方面发挥着重要作用。
1 超声波检测技术在公路桩基检测中的应用分析
1.1 检测原理
在公路施工中，使用超声波检测技术对公路桩基进行检测的主要依据如下：在施工技术条件相同时，利用检测仪器发出的超声波脉冲对混凝土进行检测，超声波在不同性状混凝土中的传播情况和振幅频率有所不同，通过记录这些声学数据再进行对比便可以判断出公路桩基中存在的缺陷。
超声波脉冲在桩基中的传播速度受砼结构密度影响较大，通常情况下，当质地和测试距离一样时，声速与桩基密实程度成正比。如果桩基出现裂缝或孔洞，脉冲在经过时会绕开这些缺陷然后再被接收，这一过程中脉冲传播路径增大，相应所用的传播时间就会变长。
1.2 仪器与设备要求
1.2.1 基本配备。首先，信号放大器。频带宽度在200kHz之内，增益？芏100dB；其次，数据采集器。转换精度？芏8bit，采样频率？芏10MHz；最后，径向振动换能器。允许偏差±10mm。此外，超声波检测仪器还有处理存储器、声波发生器等其它设备，仪器需为一发双收性，以满足单孔检测需要，发射与接收两个换能器间距要？芏30cm，两台接收器间则选择20cm最为适宜。
1.2.2 埋设声测管。桩径150cm，则通常情况下埋设4根声测管。用于公路桩基检测的声测管最好使用金属材质，以螺纹方式链接，保证不漏水，同时其内径选择最好以换能器外径为依据，一般比其大1.5cm是最适宜的。声测管要选择安装在钢筋笼内侧，通常埋在桩底，以焊接或绑扎的形式固定住。在声测管安装完成以后，要封闭管底，以安装声测管的方向为起点依次分组和编号桩基检测区域内的声测管。
1.2.3 检测准备。a.被检测混凝土需浇筑超14天以上；b.为确保声测管畅通，在其内部注入清水；c.取芯孔与标准要求差距要控制在0.5%以内；d.精确测量声测管径直，误差允许范围±0.1cm。
1.2.4 检测规定。a.在使用超声波对桩基进行检测时，测点间距需控制在25cm以内，保证接收探头在位置关系上能与发射探头保持一致，差度控制在±以内，如出现较大偏差要随时进行调整。b.检测时要保持声波发射电压稳定，特别是在同一个桩基检测中，有利于对检测结果的判定。c.检测中一旦声学数据出现异常，要及时更细致的检测办法去确定桩基缺陷位置及程度。
1.3 数据分析
超声波检测技术是依据声速在砼结构中的传播速度来进行桩基缺陷检测的，如果检测一处区域，发现其声速传播要比周边声速传播慢，则可以将其视为可能存在坏损区域，再测量出该区域与桩基其它地区声速间的临界值，将该区域声速值定为v，临界值定为v1，则v
在测量出可能坏损区域以后在进行临界值确定。先确定标准混凝土内部声速的传播值，再将其与2倍声速差做减法，将其定为检测桩基中声速传播临界值。然后再取桩基剖面的若干个测量点进行检测，若此时声速值不高且分散性也不大时，可以声速低限值作为评判标准，如果实际检测声速比它还要低，则可直接判定疑似缺陷区域为异常区域。
除了用声速判定之外，使用超声波检测技术检测公路桩基时还可以根据波幅或PSD的变化形式进行判断，操作较为简单、便捷，但是这种技术用于适用于区域定位，具体的桩基缺陷程度、位置等则还需要一些仪器进行辅助加以确定。
2 桩基检测技术在公路施工中的应用实例
某高速公路在修筑期间，相关单位为确定其桩基施工质量，采用了桩基检测技术对桩基性能进行测验，查看其是否存在缺陷。由于该工程施工路段长，不同地区的施工场地及地质条件存在差异性，因此在对该公路的路基检测中相关单位为了确保检测效果的精准采用了4种检测方式对公路桩基进行抽样检测。
2.1 成孔质量检测
对成孔质量的检测主要包括检测桩径、孔深等相关设计是否符合施工要求，此外还对成孔的垂直度及其内部沉渣厚度等进行检测，该项检测中，被抽样的成孔数量占工程总数的20%。根据相关规定要求，成孔垂直度的偏差需要控制在1%以内，孔径误差在5cm之间，沉渣厚度不得高于15cm，经对几个成孔的质量检测结果符合标准，不仅如此，其它抽样调查的成孔质量也都在标准范围内。
2.2 试装荷载试验
对该高速公路的桩基使用静载试验的方式进行检测的主要目的在于检测桩基的承载力是否符合规范，该试验主要针对竖向的承载力进行检测以测出其极限。根据桩基检测要求，相关单位抽取了其中3根桩基进行静载试验，试验主要的荷载法具体操作如下：首先，对桩基进行荷载施加，荷载施加以后读取桩顶沉降量，第一次在荷载施加5min以后读取，紧接着的4次在每刻钟处读取，超过一小时以后则每30min读取一次。其次，桩基稳定标准规定为0.1mm/h，当桩基沉速相对稳定之后，才能继续施加荷载。最后，在给桩基卸载荷载时需要分级进行，通常每级间隔1小时左右，同时仍按照第一步的方式进行读取，直至荷载归零。经过现场检测之后，该公路工程抽取的3个桩基样品其沉降平均值约为1.47mm，但是由于荷载试验下桩基没有遭到破坏，说明这一承载范围已经符合公路路基施工标准。
2.3 低应变动力检测
这项检测技术主要用作检测该公路桩基施工中是否存在质量问题，通过该项技术，检测人员可以判断桩身完整性，找出桩身不足之及其出现问题的位置。
对该公路桩基质量的检测相关部门选用的检测仪器带有动测分析系统，检测原理如下：从上方垂直向下激振桩身顶部，这样振动产生的弹性波便会向下延伸，若桩身各处抗阻性不同时，在明显差异处就会产生反射波，收集反射波并将其进行处理，然后根据它来计算桩身波速，为故障查找奠定基础。在具体检测时首先要在被检测桩基的上方安置加速传感器，它会在桩基遭受锤击时发出加速度信号，这些信号经过转换以后会发送到计算机之中，然后以波形的形式被表现出来。通常情况下锤击信号需要收集5个或6个，分析来自不同部位的在不同锤击之下反射回来的信号，便能查找出桩基存在的缺陷及该缺陷的相关位置情况。
3 结束语
综上所述，桩基检测技术较多，相应的检测方法与检测方向也各有不同。在公路施工中对桩基质量的检测应根据具体施工需要来进行选取，必要时可以同时选用两种或以上的方式对公路桩基进行检测，以强化桩基施工质量。此外，随着道路施工、桩基建设技术的多样化发展，桩基检测技术也应该坚持与时俱进，不断进行技术创新以便更好的服务于检测事业当中。
参考文献
[1]刘飞.桩基检测的具体应用与分析[J].江西建材，2014（23）.
[2]梁道盛.工程基桩检测方法对比[J].公路交通科技（应用技术版），2013（3）.
主题词：船闸；通航；运行控制水深；测量精度
中图分类号：TV文献标识码： A
作者简介：高良云 （1971年10月——），男，重庆市忠县，长江三峡通航管理局通航安全处通航管理主管，研究方向：通航安全。
概述：在三峡船闸及引航道设计水深不变的情况下，出于通航安全方面的考虑，对船舶吃水深度的控制要求已经精确到厘米级，对水下地形测量精度要求甚至达到1:500的要求。为进一步提升水下地形测量数据的准确性和精确度，消除水深测量误差影响造成实际水深控制的不足，我们对影响水下地形测量精度最大的两项指标（即水位、水深）进行技术处理以达到高、精、准的测量要求。
一、传统的水位和水深的处理分析
在水下地形测量方法中，对江、河、湖、海等水下地形的测量大多把测量水域相对应的水面理想化为镜面状态，仅做沿水流方向上呈直线变化的简化考虑，采取对该测量面始末断面的水面高程进行取样观测，对两断面之间的水面高程值采取直线内插办法进行模拟，用该方法基本实现了“水位到线” 的效果。
事实上，在绝大多数情况下，设置水下地形测量点所对应的水位沿流水方向呈非直线动态变化的，以内河测量为例河面的水位是沿河道方向非线性波动变化的，由此建立的虚拟模型也非常难以准确地描述这种非线性波动的变化，测量工程设计方案中若不考虑水流方向上的非线性波动造成的测量误差并对水位测量值进行修正，所引起的测量误差之大也是不言而喻的。
另外，从水声学方面考虑，人们习惯上认为声音在水中匀速传播，受外界影响较小或可忽略不计。实际上，水下声速受温度影响比较明显，并且相对于大比例尺测图来说水深测量值的误差也是比较大的。
基于以上因素考虑，我们认为目前传统的水深测量方法难以满足5m以内船闸通航水深测量精度的要求，误差主要来源于测量模型的搭建中存在缺陷，需要研究和采取新的测量方案来对设计测量点的水位和水深测量值进行修正，才能获得更准确的水下高程值。
二、水位误差和水深误差的模型研究
（一）水位误差模型：
首先，对单波束测深来说，设计一个测量面内所有测量点的测量时间是不可能做到一致的。因为在同一个测量断面上首、末端点的取值时间有先后，其次各断面上所有测量点的采集时间也有先有后。在流水环境下，测量时间先后所造成的水下地形各个设计测量点相应的测深基准（水位值）发生变化。为便于研究分析，我们通常把一个测量面内的所有测量点做网格化处理，横向定义断面，纵向定义断点（测量点），各个断面的第一个断点和最后一个断点分别定义为首、末基准点，把每一个断面的首—首、末—末分别相连形成双边。在时间取值的处理上，同一个断面上各个测量点控制在较短时间间隔内完成，当然，如果时间总和能短到可以忽略水位时变（通常在风力比较小、水情比较稳定的气象条件，用适当的船速快速测量一个断面），这种前提条件下就可以近似地看作水位“零变化”了。在做测量任务设计时，我们考虑同一个断面的测量时间不同步的问题时，可以分别在首、末边上设置水尺或水位仪，用同步计时取值的办法采取内插技术处理消除时间不同步的影响。在处理断面间的时间不同步影响时，也可以采取增设观测点的办法通过内插技术处理其间断面测量时间不同步的影响。通过以上步骤的测量设计，基本能够实现“水位到点”的测量效果，位于该测量面上的任意位置的水位及水深值都能通过完整的数据模型进行关联和计算。
1.设计断面内的任意测量点水位计算方法如下：
N为设计断面内的测量点总数；n为任意设计测量点序号；H0 、HN-1分别为断面首、末端点高程值（可直接用标尺测量，需考虑计时同步）；Ln-1、LN-1分别为第n个测量点和末边端点到首边端点的投影距离；hn为测量点高程值；
第n个设计测量点水位模型如下：
hn= H0+(HN-1-H0)×Ln-1/LN-1
计算公式为：
hn= H0+(HN-1-H0)×n/N
2.设计断面首（末）基准点的测量主要根据水情变化考虑是否跳过几条断面观测取值，如果发生跳空测水位的情况，对跳过的断面水位基准值要进行计算，方法如下：
H0 、HM-1为首（末）单边相邻测量断面起始基准点高程值（可测量）；Lm-1、LM-1分别为相邻断面间第m个和最后一个断面基准点到起始断面基准点的投影距离；Hm为首（末）单边任意断面基准点水位值；
第m个断面首末基准点的水位模型如下：
Hm= H0+(HM-1-H0)×Lm-1/LM-1
计算公式为：
Hm= H0+(HM-1-H0)×m/M
多波束测深仪也称为条带测深仪具有单个或多个断面的测量能力，很大程度上克服了局部水面复杂水位变化带来的影响，解决了断面测量的时间同步问题即时间差对水位的影响为零，若是为了追求测量的准确性仍然要考虑断面方向和行进方向的水位走势和变化，其计算方法类似于单波束测量的水位模型。
（二）水深误差模型：
声速剖面仪是高精度测量声速的设备。采用环鸣法直接测量声信号在固定的已知距离内的往返多次传播时间进而得到声速，同时还通过温度及压力传感器测量温度和垂直深度。能快速、有效、方便地为测深仪、声纳等校正测量误差提供实时的声速剖面数据，是海道测量、海洋调查及国防应用与研究等领域必不可少的设备。
使用回声测深仪测深时，因为声波在水中的传播速度不同于测深仪的设计声速，为保证测量成果准确可靠，根据测量规范的有关规定, 要对测量所得的水深值进行声速修正，即测定测深仪声速修正数。使用声速仪直接测量各层水体的声速，与测深仪的设计声速比较后可以求得修正数。在使用声速仪测定测深仪声速修正数的过程中，求取水深处理可以直接应用的声速修正数文件。
水深测量通常采用回声测深系统进行测量。回声测深系统的原理非常简单，主要是以声速和声速往返时间来计算水深，即：
H＝V×T/2
其中： V为声速、T为声速往返时间。
这里，声速往返时间是由系统感知计算得到的，声速由测量人员测定，所以为了得到相对精确的测量结果，声速的测定就成为水深测量过程中非常重要的一个步骤。
声速文件是设定水层的平均声速。由于换能器到反射面的距离很小,从测深仪探头深度h0到深度hj的采样数为n，在一定速度下下放和提升，使得每个水层的间隔hi很小，所以测得的声速完全可以代表这个水层的声速。每个采样的时间为ti＝hi/Vi，则从深度h0到深度hj声速传播时间为t＝（t1+t2+t3+······tn），所以这一段水深的平均声速为：
j ＝hj/t
依次计算便可以得到每个深度段的平均声速。测深仪不进行声速修正时，采用设计声速V0（如1500m/s），测量水深S0时由式（1）可知：
S0＝（V0×T）/2
由（2）式可知：t＝T/2, hj / j＝ S0/ V0,所以经过声速修正的深度为：
hj＝S0×（ j/ V0）
则深度hj处的水深修正数为：
Hj＝hj－S0＝S0×［（j/ V0）－1］
三、水位修正和水深修正的软件实现方法
（一）“水位到点”的水位修正：
1.准备工作：设置“数据分离”窗口，建立水位文件A、B，保证A、B文件序列号和数据结构一一对应。
2.双边控制：设置“水位输入”窗口，单边、双边水位分别录入选项，系统自定义各断面首值相连为A边、末值相连为B边；进入双边水位录入工作时，需选择A、B文件来区分录入值的位置；通过人工输入断面编号，获得该断面的录入和修改权，A、B边分别至少输入两个以上观测值。
3.双边内插：A边、B边分别进行内插处理，实现双边水位值到分配到每个断面的首、末端点上。实现步骤是：单边输入两个以上水位值——内插处理相邻水位值之间的端点值——对首、末端无数值的断面进行赋值补位。
4.断面内插：在“高程计算”窗口，“双边水位”计算中按照断面编号与高程值断面编号一致映射的办法，实施对应端点的水位内插计算。计算公式：水位内插值=（断面末值-断面首值）×点位号/（断面点数-1）
5.结果利用：运用水位值与水深值进行点对点计算，生成水下高程值。
计算公式：水下高程值=水位值-水深值
水位修正程序设计流程图如下：
（二）“声速修正”下的水深修正：
水下声速按照水的深度呈区间变化，当然，不同季节的水温对水下声速的形成不同的声速对应关系。根据常温下，水深区间与水下声速的对应关系表可以看出，水深测量误差取决于声速修正值的大小。
在实际运用中，如在三峡河段航道维护测量数据处理系统的水深校对流程后加入声速修正执行程序后，可以得到一组测深仪的水深修正数。声速修正程序设计流程如下：
1.1基本原理
超声回弹综合法是利用声速和回弹这两个物理量来推定混凝土强度。声速主要反映材料的密实度，而密实度与材料强度有关。回弹值则反映了材料的表面硬度，而硬度也与强度有关，因此能确切地反映混凝土表面(深3cm左右)的状态。测得两个指标后，利用已建立起来的测强公式推算该测区混凝土强度。
1.2测试方法及注意事项
1.2.1测试方法选择根据构件的几何形状、所处环境、尺寸大小以及所能提供的测试表面等条件，选用不同的超声测试方法：
（1）对测法。当混凝土被测部位能提供一对相互平行的测试表面时，可采用对测法检测。例如检测一般混凝土柱、梁等构件；
（2）角测法。当混凝土被测部位只能提供两个相邻表面时，虽然无法进行对测，但可以采用丁角方法检测。例如检测旁边存在障碍物的混凝土柱子；
（3）平测法。当混凝土被测部位只能提供一个测试表面时，可采用平测法检测。
1.2.2超声平测法测区布置及测试注意事项
（1）应在构件上均匀布置测区，每个构件上测区数不应少于10个；
（2）为了避开钢筋的影响，布置平测超声测点时，应使发射（F）和接收（S）换能器的连线与测点附近钢筋轴线保持一定夹角，一般控制在40°～50°，对预应力混凝土梁体，还应完全避开预应力孔道的位置；
（3）平测时测距宜保持在200～500mm；
（4）宜采用在每测区画方格网的方法控制测距，且最好给两换能器配备合适的定位设施，以避免测距的误差导致最终结果不准，尤其是在测量求平测声速修正系数相关的一系列声时值时。
1.3数据的处理分析
1.3.1混凝土声速计算与修正平测时某测点的声速应按式（1）计算，精确至0.01km/s。vi=li/(ti-t0)（1）式中:vi———第i点平测声速值（km/s）;li———第i点F、S换能器中心之间的距离（mm）;ti———第i点声时读数；t0———声时初读数（sμ）。平测修正后的混凝土中声速代表值应按式（2）计算，精确至0.01km/sva=(λ∑vi)/n（2）式中:va———为平测修正后的平测时混凝土中声速代表值（km/s）；∑vi——为该测区各测点的平测声速值之和（km/s）；n———为该测区的测点数量；λ———为平测声速修正系数。测试面修正后的混凝土中声速代表值应按式（3）计算，精确至0.01km/s。v=βva（3）式中:v———修正后的平测时混凝土中声速代表值（km/s）；β———超声测试面的声速修正系数，顶面平测为1.05，底面平测为0.95，测面1.0。在进行超声波平测时，测区混凝土声速的确定要根据所测构件测试面的实际情况求出修正系数λ，先对平测声速进行适当修正后，再进行混凝土强度计算，不能盲目套用某种修正方法或某一修正系数，否则会引起较大误差。实际工程检测中，如有条件在同一测试部位做平测和对测比较，可求出实际修正系数，按实测修正系数λ对平测声速进行修正。当无条件做对比测试时，可选取有代表性的部位，依次改变发射和接收换能器之间的距离（如200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200mm）进行平测,逐点读取相应声时值，然后以测距li与对应声时ti求回归方程l=a+bt,其中回归系数b相当于对测时的混凝土声速Vd，然后以Vd与各测点声速的平均值Vm进行比较，求出该状态下的平测声速修正系数λ。
1.3.2混凝土强度换算测区混凝土强度的换算应优先采用地区测强曲线，若无地区测强曲线，可采用全国统一测区混凝土强度换算表换算。
1.3.3混凝土强度推定构件测区数少于10个时，按式（4）计算。fcu.e=fcuc.min（4）式中：fcuc.min———构件最小的测区混凝土抗压强度换算值（MPa）；fcu.e———构件的混凝土抗压强度推定值（MPa）。构件测区数不小于10个或按批量检测时，按式（5）计算。fcu.e=mfcuc-1.645sfcuc（5）式中：mfcuc———构件测区混凝土抗压强度换算值的平均值（MPa）；sfccu———构件测区混凝土抗压强度换算值的标准差（MPa）。出现下述三种情况时，构件不能按批推定强度，应全部按单个构件检测推定强度。
（1）该批构件混凝土强度平均值小于25.0MPa，标准差sfccu＞4.50MPa；
（2）该批构件混凝土强度平均值在25.0～50.0Ma，标准差sfccu＞5.50MPa；
（3）该批构件混凝土强度平均值大于50.0MPa，标准差sfccu＞6.50MPa。
1.4超声回弹综合法的特点
与单一回弹法相比，综合法测试精度高、适用范围广、能够较全面地反映结构混凝土的实际质量等优点。平测法只能反映浅层混凝土的质量，对于厚度较大的板式结构（如混凝土承台、筏板等）不宜用平测法，可沿结构表面每间隔一定距离钻一个φ40～φ50mm的超声测试孔，用径向振动式换能器进行声速测量。影响超声波声速的因素很多，如混凝土的砂率、混凝土的坍落度、石料比重、测距、温度等。为了提高综合法所测结果的准确性，不同地区宜根据当地的实际情况，试验研究得出该地区的各种声速影响因素的程度，从而在推定混凝土强度之前对声速进行修正，以提高最终结果的准确性。
2钻芯法
2.1基本原理
钻芯法是利用专用钻芯机从被检测的结构或构件上直接钻取圆柱型的混凝土芯样，并根据芯样的抗压试验强度来推定混凝土的抗压强度，是较为直观可靠的检测混凝土强度或观察混凝土内部质量的局部半破损现场检测方法。相对于非破损法和其他半破损法而言，钻芯法由于具有不受混凝土龄期限值、测试结果误差范围小、直观、能真实地反映混凝土强度等诸多优点，在实际工程中得到广泛的应用。但是，钻芯会造成结构或构件的局部破坏,因此其测点的数量受到严格的限制,不可在构件上普遍使用。
2.2钻芯位置
芯样应在结构或构件的下列部位钻取：结构或构件受力较小的部位；混凝土强度质量具有代表性的部位；便于钻芯机安放与操作的部位；避开主筋、预埋件和管线的位置，并尽量避开其它钢筋；用钻芯法和其他方法综合测定强度时，钻芯部位应有该方法的测区或在其测区附近。固定钻机钻取芯样,取出芯样进行编号,并记录被取芯样的构件名称、位置和方向。结构物的芯样钻取后所留下孔洞应及时进行修补,以保证其正常工作。
2.3芯样试件处理
芯样应为公称直径100mm、高径比为1:1的混凝土圆柱体试件。芯样试件内不应含有钢筋。如不能满足此项要求，每个试件内最多只允许含有二根直径小于10mm的钢筋，且钢筋应与芯样轴线基本垂直并不得露出端面。小直径芯样不得带有钢筋。芯样外观尺寸对强度的影响主要取决于端面的平整度、平行度和垂直度。锯切后的芯样，当不能满足平整度及垂直度要求时，应进行端面补平加工,补平层与芯样层要结合牢固,以使受压时的补平层与芯样的结合面不提前破坏。芯样试件一般应在自然干燥的状态下进行试验。当结构工作条件比较潮湿，需要确定潮湿状态下混凝土的强度时，芯样试件宜在20℃±5℃的清水中浸泡40～48h，从水中取出后立即进行试验。
2.4芯样试件的试验和抗压强度值的计算
芯样试件进行抗压试验时，应按现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》GB/T50081中对立方体试块抗压试验方法进行。芯样试件的混凝土抗压强度可按式（6）计算：fcu,cor＝Fc/A（6）式中：fcu,cor———芯样试件的混凝土抗压强度值（MPa）；Fc———芯样试件的抗压试验测得的最大压力（N）；A———芯样试件抗压截面面积（mm2）。检测批混凝土强度推定区间的确定方法：由于抽样检测必然存在着抽样不确定性，给出确定的推定值必然与检测批混凝土强度值的真值存在偏差，因此给出一个推定区间更为合理。推定区间是对检测批混凝土强度真值的估计区间。钻芯确定单个构件的混凝土强度推定值时，有效芯样试件的数量不应少于3个；对于较小构件，有效芯样试件的数量不得少于2个。单个构件的混凝土强度推定值不再进行数据的舍弃，而应按有效芯样试件混凝土抗压强度值中的最小值确定。
2.5钻芯法的特点
钻芯法直接从结构或构件上钻芯样，根据芯样试压强度推定结构混凝土立方体抗压强度，不受混凝土龄期和碳化深度影响，直观、可靠、精度高。但是，钻芯及芯样加工需要专用的配套设备和较长时间，且对鉴定结构有局部损伤，需要修补，且成本较高。
3工程实例
某市新建乡道桥梁工程，设计采用混凝土墙式护栏，设计强度C30。在施工质量控制过程中，发现有17座桥梁的墙式护栏的标准立方体试件标准养护28d抗压强度不合格。受建设单位委托，对这17座中小桥梁的混凝土墙式护栏进行了混凝土强度专项检测。考虑到单一检测方法的局限性，采用了回弹法、超声回弹综合法、钻芯法三种方法进行了检测。全部17个混凝土构件均采用回弹法测强，其中5个构件的标准立方体试块及回弹法检测结果都显示强度误差较大的，又进行了钻芯法检测，另外12个构件除了回弹法检测外，还采用了超声回弹综合法检测。使用仪器有：回弹仪、混凝土碳化深度测量仪、NM-4A非金属超声波检测仪、多功能混凝土钻孔取芯机、切割机、液压万能试验机、钢直尺、游标卡尺等。从实验结果可以看出，各种检测而方法所得的混凝土强度都有一定差异。回弹法与超声回弹综合法测得的混凝土强度值离散性较大。超声回弹综合法较回弹法测得的混凝土强度值较略高。根据施工记录，五个采用钻芯法的构件为冬季气温较低时施工，且现场保温措施不当。对该五个构件采用回弹法所测得的强度值相对较低，采用钻芯法测得的强度值均较回弹法的测值略高。钻芯法能较为接近的反映混凝土的实际强度状况；回弹法对表面有一定劣化的混凝土构件，所测的强度值偏低，不能准确反映构件内部混凝土的实际情况；钻芯法可以作为回弹法的良好补充。由于混凝土湿度和龄期对测得的声速值和回弹值均有较大影响，当混凝土龄期较长时，声速值偏低而回弹值偏高。试验表明采用超声回弹综合法来推算混凝土强度时，可以互相弥补不足，能较全面地反映混凝土的质量情况，相互抵消影响因素的干扰。因此，测试精度高，可靠性大，适用范围广，尤其对已失去混凝土原始资料的长龄期构件。
4体会
三种混凝土强度检测方法中，回弹法和超声回弹综合法检测手段简便，对结构完全没有损伤，钻芯法对结构有局部损伤，却是目前构件内部状况直观检验和强度评定的最好方法。回弹法和超声回弹综合法受龄期、碳化及构件内外质量差异等较多条件限制，误差较大。钻芯法受龄期、构件内外差异等影响小，但是由于会对构件造成损伤，限制了芯样取样数量，其检测结果相对整个构件来讲，代表性较差。在混凝土构件强度检测时，应以回弹法、超声回弹综合法为主，同时应采用钻芯法校正回弹法及其他测试方法的准确度。因此，已建桥梁结构的混凝土强度检测应尽可能使用两种强度检测方法或采用非破损与局部破损检测方法相结合的方法，才可有效提高混凝土抗压强度检测数据的可靠性。
关键词：声速；实验；测量方法；实验数据；技能
声速的测量实验，基本有三种测量方法：驻波法(共振干涉法)；相位比较法(李萨如图法)； 时差法。通过对三种测量方法分析，我认为三种测量方法各有优缺点。前两种方法存在一定的视觉测量误差，测量结果不确定性的增大，容易引起测量精确度的降低，但操作性强，便于实验者技能的培养；后一种方法精确度大大提高，在实际工程中，时差法测量声速得到广泛的应用，但因为由仪器本身来计测有关数据，对实验者的实验技能和技巧没有太大帮助。建议实验者带着比对、加深印象目的使用这三种方法进行测量声速。建议优先用相位法、驻波法测量并分析误差的原因，有利于理论和技能的综合提高。如增加实验组数，也有效增加了测量的精确度。下面就三种方法简单介绍并实验说明。
实验介绍：
1、驻波法(共振干涉法) 由测试架上发射换能器发射出的声波经介质传播到接收换能器时，在接收换能器表面(是一个平面)产生反射。此时反射波与入射波在换能器表面叠加，叠加后的波形具有驻波特性。从声波理论可知，当二个声波幅度相同，方向相反进行传播时，在它们的相交处进行声波干涉现象，出现驻波。而声强在波幅处最小，在波节处最大。所以调节接收换能器的位置，通过示波器看到的波形幅度也随位置的变化而出现起伏，因为是靠目测幅度的变化来知道它的波长，所以难以得到很精确的结果。特别是在液体中传播，由于声波在液体中衰减较小，发射出的声波在很多因素影响下产生多次反射叠加，在接收换能器表面已经是多个回波的叠加(混响)，叠加后的波形的驻波特征较为复杂，并不是根据单纯的两束波叠加来观察它的幅度变化，来求出波长。因此用通常的两束波叠加的公式来求速度，其精确性大为下降，导致测量结果不确定性的增大。通过在测试槽中的左、中、右三处进行测量，可以明确看出用通常的计算公式，在不同的地方计算得到的声速是不一样的。
2、相位比较法(李萨如图法) 声速在传播途中的各个点的相位是不同的，当发射点与接收点的距离变化，二者的相位差也变化。通过示波器用李萨如图法进行波长的测量。与驻波法相同的是都是目测波形的变化来求它的波长，同样测量结果存在着一定的不确定性。同样因为声波在液体中传播存在着多个回波的干涉影响，从而导致测量结果的不确定性的增大。
关键词：振动；噪声；发动机；瞬时转速；测量
1 振动和噪声法测转速概述
科学研究表明振动和噪声与发动机转速间存在一定关系，基于此可将其振动和噪声作为依据进行发动机转速测量依据。汽车发动机工作过程中气缸内压力处于动态变化中。气缸活塞往复运动以及曲轴旋转形成的惯性力存在周期性函数关系，同时这些惯性力也是产生噪声和振动的关键所在，因此通过噪声和振动测量发动机转速具有一定理论依据。通过生噪声和振动测量发动机转速过程中可发现发动机内部异常情况，一举多得。在实际设计过程中可采集发动机缸盖处的振动信息及噪声信息，并将采集到的信息进行比对处理，得出信息处理结果。从可行性和有效性上看利用振动和噪声进行发动机转速信息测量不仅具有一定精度，且在操作上快速方便。将振动和噪声作为测量依据不仅可提升测量结果可靠性，还可为后续测量做足准备，如在缺少转速计或无法获得转速信号情况下便可通过振动和噪声进行转速分析。
2 振动和噪声测量发动机瞬时转速系统方案
前文已经叙述通过振动和噪声进行汽车发动机信号测量具有一定可行性，且可通过该种方式判断发动机性能现状。实际设计中要求振动和噪声测量系统具有结构简单、体积小、便于携带、精度高等特点，因此在设计中需结合单片机或DSP作为控制程序，本文研究的振动和噪声测量系统选取合适数字处理器作为设计基础，系统测量方案流程见图1。
2.1 传感器的选型
传感器是收集信号的重要装置，振动和噪声测量发动机瞬时转速系统中，完整传感器装置组成图见图2。根据实际情况其组成存在一定差异。如对于精度要求不高的传感器装置其中间装置可相应减少，对精度较高的传感器装置可在中间添加某些环节。
传感器对振动和噪声信号收集与发动机工作过程中输出信号与汽车位移、速度、加速度等有一定关系。汽车发动机振动信号频率带在传感器量测极限范围内，因此实际测量中应结合汽车发动机性能与工作实际情况进行选择。例如本文研究振动和噪声测量系统时经过对比、筛选最终确定传感器为接触式传感器ZD-24，该传感器自身电路可对收集信号进行预处理，其中包括信号放大处理，因此使用该传感器无需添加信号放大器。ZD-24传感器具有片状磁体装置，可吸附于磁性物质上，可促使其探头与发动机缸盖紧密连接于一起。发动机主体结构为铁质材料，因此使用该传感器可确保传感器与发动机有效接触。ZD-24传感器在测量过程中其探头测量方向与振动方向平行，当被测物体出现振动和噪声等情况时传感器可随之振动，安装于传感器探头内敏感元件便可有效感知振樱产生电信号，经电路被输出。
2.2 安装点选取
测点选择与测量质量息息相关，与后续测量处理工作有重要关系。作为信号收集核心点，安装点是提取振动和噪声信号的窗口。选择安装点时需遵循两个原则，其一是充分反映被测对象实际状况，且信号稳定，对发动机故障信息较为敏感；其二是安装点便于安装测试，且不会对发动机运行造成影响，通过对发动机各部分进行研究分析发现缸盖及机身部位较为敏感，对比机身和缸盖部位发现，这两个部位信号接收结果存在一定不同，缸盖部位传感器更易接收到发动机运行信号，信息量更为丰富，因此可将安装点选取在缸盖部位。
2.3 振动信号分析方法
汽车发动机缸盖传感器受到振动和噪声信号影响会收集到相关信息，对分析结果有用的信息受到多种因素干扰，因此需要对收集到的信号进行分析处理。信号分析主要指将收集到的信号进行有效解读，得出需要的结果，在分析过程中可将收集到的信号看作多种单个信号的分量之和，可通过分量组成情况考察信号特征。信号处理主要指将一个信号加工成另一个信号的过程。信号测量过程中需要将信号分析和信号处理结合起来，在信号收集后需要分析信号组成，提取有效信息，在实际测量过程中可通过频域内分析方法、时域内分析方法等进行信息分析。
由于汽车发动机振动和噪声收集过程中具有一定随机性，无法对其进行人为掌控，因此受到传感器精度限制，振动及噪声信号较为复杂，频带分布宽，且振动信号和噪声信号与有用信号相关性较小，在实际分析中可找到结合振动信号和噪声信号的周期性，强化信号分析作用，相较于其他滤波方法，相关分析具有简单便捷、准确性较高特点，可有效提升收集信息任意频段噪声，快速得出结果。
3 结束语
发动机转速是其综合性能重要组成部分，测量发动机转速对汽车发动机研究有重要推动作用。转速变化存在一定规律，测量发动机瞬时转速获得相关参数已经成为判断发动机性能及故障检测重要手段。通过检测发动机振动和噪声可有效检测发动机瞬时转速，从而获得有效信息。在发动机上安装传感器及数据分析装置，并结合科学的数据处理方式获取有用信息，从而获得发动机瞬时转速有效信息。
参考文献
[1]余方.基于振动和离散频谱校正理论的发动机转速测量新方法及其实现[D].广州：华南理工大学，2012.
[2]范志勇.基于曲轴转速波动分析的内燃机故障诊断研究[D].大连海事大学，2014.
[关键词]：测井 原理应用
Abstract: in the engineering geology investigation in the drilling method, sometimes because technology and operation level of drilling reason, core take rate very low, or in the process of drilling, due to mechanical damage to the rock mass physical conditions change, make a sand core, and the pieces form, the technical personnel it is difficult to judge the strata of the truth, or even the wrong result and wrongly convicted, but through certain means for the hole in the wall of physical properties for testing, can judge the real situations of the strata rock, acoustic logging detection in drilling hole wall is a method of situation. This paper expounds the principle of acoustic logging, and through a project example acoustic logging in the application of engineering geology exploration.
Keywords: logging principle is applied
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
地球物理测井，简称测井，它是应用地球物理方法划分钻孔剖面、评价地层进而解决某些地质问题的一门技术科学。按勘探对象的差异，测井分为油田测井、煤田测井、金属与非金属测井、水文与工程测井以及地基勘察测井等。
我国煤田测井开始于1955年，50年代中期至70年代末，煤田测井主要是模拟测井，测井参数从50年代中期的电阻率、自然电位、人工电位、电极电位和电流等电学参数，到50年代末期增加了核测井。70年代试验了三侧向、声波、选择伽玛――伽玛、双源距密度、中子测井、地层产状、连续测斜和超声成相等新方法，从而，煤田测井跨上了新的历史时代。一方面，加强单孔解释中对薄煤层和夹矸划分的研究，使煤层分层定厚的精度居世界前列，另一方面开始多孔解释，进行测井曲线的地层对比，扩大了测井资料的地质应用范围，实行了对仪器的刻度，开展了测井资料的半定量、定量分析。
随着科学技术的发展和煤田地质对测井技术的要求，模拟测井已不能满足当今煤田地质技术要求。80年代初，我国煤田开始引进国外数字测井技术，相继生产出适应我国煤田特点和固体矿产勘探的数字测井仪，并形成方法系列化的补偿密度组合探管\电法测井探管、声波测井探管、岩性密度组合探管和地层倾角探管配套设备，为我国煤田测井数字化完成了第一次飞跃。目前，我国煤田测井采用的主要方法有：电测井方面有普通电阻率测井、侧向测井和自然电位测井；核测井方面有自然伽玛测井、双源距密度测井、选择伽玛――伽玛测井和中子测井；声波测井主要有声波测井和声幅测井等，已全部实现了测井数字化，能获取大量测井信息。 声波测井由于其仪器携带方便，测试方法简单，在地质勘察中获得了广泛应用。现以声波测井工程实例说明声波测井在工程地质勘察中的应用。
1测试原理
声波测井测试原理如图所示，发射换能器（T）将声波仪发射机输出的具有一定功率的电信号转化为声信号发出后，二个接收换能器（R1和R2）则分别接收声信号转变为电信号，输入到声波仪的输入系统中。在发射点与二个接收点之间，会形成一个复杂的声场，发射出的声波经过井液射向井壁，一部分透过井壁进入岩石中（透射波），一部分反射回来（反射波），其中以临介角i入射这一部分则在井壁上产生滑行波，另外还有一部分直接沿井液传播（直达波）。不同的声波走时都不相同，因井液的波速小于岩石的波速，所以滑行波最先到达接收器。形成信号波形的初始起跳，一般称为"初至”。分别读出二个接收换能器初始起跳的声时，按下式即可计算岩体的纵波波速：
Vp=ΔL /（T2―T1）
其中：Vp为纵波波速，单位m/s；ΔL为二个接收换能器的跨距，单位m；T2为二号接收换能器初始起跳的声时， T1为一号接收换能器初始起跳的声时，单位s。
一般说来，波速的大小主要与岩石的密度、表面破碎程度、裂隙或节理发育程度以及岩石的孔隙度、胶结程度、风化程度等因素有关。
由现场和实验室研究表明，岩体的密度高、单轴抗压强度大则纵波波速高；岩体越致密，岩体声速越高；结构面（层面、节理、裂隙等）的存在，使得声速降低；岩体风化破碎程度大则声速低。 因此，纵波波速的大小在一定程度上反映了岩体的完整性和风化程度。
3.工程实例
某高速公路大桥，一桥墩位于可溶性岩石―灰质白云岩的山间谷地中，谷地中覆盖层为红粘土厚度约6.0m，在地质钻探揭穿红粘土后，在6.1～9.3m深度中，岩芯呈砂状和碎块状，9.3～18m岩芯完整，呈长柱状。这种情况对于6.1～9.3m段地质情况判断造成困难。为了探明该段内的地质情况，技术人员决定采用中国科学院武汉岩土力学研究所生产的RSM-SY5型声波检测仪，换能器为单孔圆管径向式，资料用RSMSY5声波仪检测程序进行分析处理。
通过对该钻孔的声波测试， 6.1～9.3m段声波速度最高为6000m/s，最低为4200 m/s，平均5500 m/s，而9.3～18m段声波速度最高为6500m/s，最低为4500 m/s，平均5600 m/s。两段内声波速度相差不大，据此可以判断，6.1～9.3m段岩芯破碎是由于钻探机械原因而造成的，地下岩体基本完整，此段可以作为基础的持力层。后来施工时根据现场开挖结果表明，该桥墩下6.1～9.3m段为完整基岩，与原来判断情况一致。
4.声波测井缺点
声波测井作为勘察的一种手段，由于其便捷性和操作简单性获得较为广泛的应用。但是，就像任何事物都具有两面性一样，声波测井也有自己的局限性，首先它的探头要有媒质和孔壁接触，在平常就选用水作为这种媒质材料。如果在岩体节理裂隙发育的岩体钻孔中进行声波测试，这时由于钻孔漏水而使孔内无水，孔中没有探头与孔壁连接的媒质物体，这就使得声波测井不能进行，虽然有时可以注水进行测量，但是由于受水流的影响，测试数据的可靠性就会降低。再者，声波测井只能是测试孔壁的岩体的完整程度，但是对于岩体的完整程度却没有办法测量，当然，这个缺陷也可以通过跨孔声波测试来克服。其次，声波数据还受孔壁光滑程度等成孔质量因素影响，使得测试数据有一定的偏差。
5.小结
煤田测井的数字化，可以提供更多的地质信息，使用好数字测井系统，是测井数字化的关键，另外，熟练掌握测井基本原理与相关知识，也是完成数字测井的前提，新型数字测井系统更是推动煤田测井数字化进展的动力。声波测井作为一种勘察方法，由于其所无可比拟的优点，在工程地质勘察中获得了广泛的应用，本文从声波测井的测试原理出发，通过工程实例对声波测井在地质勘察中得应用，同时又对声波测井的缺点做了阐述，使读者对声波测井有一个基本全面的认识，对于推广声波测井在勘察中的应用起到推到作用。
参考文献：
1、张凤威 《煤田地球物理测井》 1981年，煤炭工业出版社《中国煤田地球物理勘探》1981年，煤炭工业出版社
3、陈仲候 《工程与环境物探》 1993年，地质出版社
【关键词】超声波 土木工程 检测
中图分类号： S969.1 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
超声波检测是超声波无损检测技术的一种，适用于工程施工过程质量的监测及工程竣工验收和结构物使用期间质量的鉴定。常用穿透法，即一侧发射超声脉冲波另一侧接收通过被测物后的超声波。准确测定声速、首波幅度和波形，通过综合分析其大小及变化，可以推断混凝土的性能、内部结构及其组成情况，为解决工程问题提供可靠的依据。
二、超声检测的基本原理及其优点
超声检测技术是利用频率很高的超声波(一般为10～250kHz)作为信息的载体，对混凝土构件进行探测，测量超声脉冲纵波在结构混凝土中的传播速度、首波幅度和接收信号频率等声学参数，并根据这些参数的相对变化，判定混凝土中的缺陷情况。超声波用于混凝土结构检测的优点是检测可靠，测定迅速，操作简便，便于在现场使用，对系统不改变运行状态，另外研制成的仪器设备比较便宜，可用性好，寿命长，携带方便，所以应用非常广泛，将分别作一些简单的介绍。
三、超声检测在土木工程中的应用
1、检测混凝土强度
包括测定混凝土结构物现在强度及用于强度发展。变化有关的检测众所周知，超声法检测混凝土的强度基于混凝土强度R与超声波在混凝土中的传播速度V之间有较好的相关性。一般说来，混凝土强度越高，超声波传播速度越快。若预先建立强度R与声速V之间的函数关系式R—R(V)，即所谓的测强曲线，则可根据在实体结构物上测得声速反推混凝土的强度、原材料、配合比和混凝土的养护条件和龄期对测强曲线的影响比较敏感。目前，用超声脉冲法来推定结构混凝土强度主要有二个方法，即校准曲线法和修正系数法。
（一）校准曲线法
在试验室内制定一定数量的立方块，同时对试块进行测量声速和用破损方法实测抗压强度，然后建立强度R与声速V的关系规律，可用GRAPH'ILX3L软件对数据进行回归，这种方法，必须在混凝土的各种强度影响因素相同时，才能具有较高的精度。
（二）修正系数法
当被测混凝土的各项技术条件与建立曲线的原始条件不符时，则采用修正系数法，这种方法是在用数理方法求出该曲线的回归方程后，凡条件差异时，则乘以一定的修正系数加以修正。将超声脉冲法与回弹法综合使用超声回弹综合法，则既能反映混凝土的弹性，又能反映混凝土的塑性；既能反映表层状态，又能反映内部的构造；自然能比较确切地反映混凝土的强度。我国已经制定“超声回弹综合法检测混凝土抗压强度规程”，对于新建筑物的混凝土检测，超声法都可应用。日本在这方面曾经采用纵波速度+横波速度+纵波频率+横波频率十纵波脉冲幅度+横波脉冲幅度之和来综合评定强度。目前。国家规范及各地区都建立了基准测强曲线可供参考。但是应该注意到建立基准测强曲线时，混凝土试件是在不受力状态下测得波速的，而实际工程中的构件，则是处于不同的受力状态，那么推定混凝土强度时，受力状态下测得的波速是否需要修正，混凝土的应力应变关系是非线性的，弹性模量E随应力的增长而降低，而波速与E的关系则是混凝土超声测强的基础，经做试验，得出波速对应力的变化不敏感，当应力大于最大应力的百分之七十时，波速才有较明显的变化，因此对处于正常承载状态的承力构件，利用波速强度基准曲线推测混凝土的强度无须修正。
2、混凝土内部缺陷检测
混凝土裂缝检测
对于结构混凝土开裂深度不大于500 mm的裂缝，可采用平测法或斜测法进行检测。
（一）单面平测法。当结构或构件只有一个表面可供检测时，可采用单面平测法进行裂缝深度的检测。检测时可在裂缝检测部位以不同的测距同时按跨缝和不跨缝布置测点，分别测量超声波从T到R的声时值。将发射换能器T和接收换能器R以裂缝为对称布置在裂缝的两侧，其距离为li，测得超声波传播的声时为tio，再将换能器以相同的测距布置在裂缝同一侧完好混凝土的表面，测得相应的声时为ti。
（二）双面斜测法。
当结构的裂缝部位具有两个相互平行的测试表面(梁、板、柱等)时，可采用双面斜测法测量裂缝深度。将T，R换能器分别置于对应测点1，2，3⋯的位置，读取相应的声时值ti和波幅值A及频率值fi。当T，R换能器的连线通过裂缝时，超声波在裂缝的界面上产生很大的衰减，接收信号的波幅和频率明显降低。根据波幅和频率的突变，可以判定裂缝的深度以及是否在平面方向贯通。
3、混凝土不密实区和空洞检测
超声检测混凝土内部的不密实区域或空洞的原理，是根据各测点的声时(或声速)、波幅或频率值的相对变化确定异常测点的坐标位置，从而判定缺陷的范围。
检测方法
（一）对测法。当结构具有两对可=相平行的测试面时可采用对测法。在测区的两对相互平行的测试面上，分别腼间距为200mm--300 mm的网格，确定出测点的位置。
（二）斜测法。对于只有一对相互平行的测试面可采用斜测法。即在测区的两个相瓦平行的测试面上，分别绘出交叉测试的两组测点位置.
（三）钻孔法。当结构测试距离较大时，可在测区的适当部位钻出平行于结构侧面的测试孔，直径范同为45 mm～50mm，其深度视测试需要决定。
4、数据处理与缺陷判定
数据处理：采用3a法则或萧维纳准则等常用数值分析方法剔除异常数据。
缺陷判断：当测区中某些测点出现声时延长(或声速降低)、波幅降低、高频部分明显衰减的异常情况时，可结合异常点的分布及波形状态确定混凝土内部存在小密实区域和空洞的范围。
5、检测混凝土的厚度
混凝土结构的破坏层厚度，路面厚度以及隧道喷锚支护混凝土厚度的测量，都是有重要意义和实用价值，当前，超声检测混凝土的厚度主要有三种方法：一是窄脉冲探头法；二是脉冲相关法测量底面反射波；三是用分离谱法增强底面反射信号。众所周知，混凝土是非均匀介质，特别是粗骨料的声散射给检测工作造成很大困难，所以超声波法检测混凝土的厚度是当前国内外正在研究的难题之一，研究内容主要有两个方面，即超声换能器性能提高和信号处理方法，适合于混凝土检测用的宽带超声换能器的研制，对提高底波反射信号的灵敏度是很重要的。如何排除或减少直达波和散射波的影响，提高反射波的识别能力，则是信号处理的内容。国外学者TaknbayashiT和Ishida．等于1984年提出了用振动法测量厚度的方案，精度达到士5％，通过实验发现，不需要采用特制的超声换能器，只要用普通高频换能器作为发射探头，低频换能器作接收探头，而采用互相关分析法，即可准确找到反射波，且计算厚度与实际厚度的相对误差小于2％，值得推广使用。
结论
超声波检测方法是结构无损检测的重要手段。随着检测技术的不断发展和检测设备的不断进步，超声法在土木工程结构无损检测中的应用越来越广泛。为了充分发挥超声法的优势，提高其在土木工程结构无损检测中的应用前景，应着重研究超声法在强度检测中的相关强度方程，制订相关内部缺陷检测规范和试验操作规程，使超声法在土木工程结构无损检测中的应用更加规范化。
【参考文献】
[1]陕西省建筑科学研究院，同济大学．CECS21：90，超声法检测混凝土缺陷术规程Es]．北京：中国计划出版社，1992．
[2]朱金颖，陈龙珠．混凝土受力状态下超声波传播特性研究[J]．工程力学，1998，15(3)．
[3]李为杜．混凝土无损检测技术[M]．上海；同济大学出版社，1989．