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    声波 测试 耦合 装置 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201510148631.2

    申请日:

    2015.03.31

    公开号:

    CN104713950A

    公开日:

    2015.06.17

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01N 29/14申请日:20150331|||公开
    IPC分类号: G01N29/14 主分类号: G01N29/14
    申请人: 中国科学院武汉岩土力学研究所
    发明人: 胡大伟; 郭翰群; 周辉; 张传庆; 杨凡杰; 卢景景; 朱勇; 张帆
    地址: 430071湖北省武汉市武昌区水果湖街小洪山2号
    优先权:
    专利代理机构: 武汉开元知识产权代理有限公司42104 代理人: 陈家安
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510148631.2

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.11.14|||2015.07.15|||2015.06.17

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种声波测试耦合装置及测试方法。该装置包括声波发射换能器、中部声波接收换能器和底部声波接收换能器;底部钢圈轴向上贯穿设置有底部连接气管;顶部钢圈轴向上贯穿设置有底部连接气管、顶部连接气管、进水管、上部排气管、下部排气管。分别套在顶部钢圈和底部钢圈上的顶部气囊和底部气囊充气后边缘部分膨胀,与探孔孔壁紧贴成封闭式的测试空间。往该测试空间注水后进行测试即可。由于声波发射换能器、接收换能器与孔壁直接通过水耦合,能量传递损失极小,保证了声波的良好耦合和环形发射、环形接收的特性,从而实现准确测试。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种声波测试耦合装置,其特征在于:它包括至少一个声波发射换能器(2)、至少一个中部声波接收换能器(3)和至少一个底部声波接收换能器(4);所述的声波发射换能器(2)设置在顶部钢圈(1)上朝向底部钢圈(5)一侧;所述的底部声波接收换能器(4)设置在底部钢圈(5)上朝向顶部钢圈(1)一侧;所述的中部声波接收换能器(3)设置在声波发射换能器(2)和底部声波接收换能器(4)之间;声波发射换能器(2)、中部声波接收换能器(3)和底部声波接收换能器(4),相邻两两之间设置有连接电缆(8)和固定用的承重连接件(9);所述顶部钢圈(1)上未设置声波发射换能器(2)的一侧上设置有设备连接线束(10);
    沿所述的底部钢圈(5)的外周围设置有底部气囊(7);所述的底部钢圈(5)轴向上贯穿设置有底部连接气管(12);所述底部连接气管(12)连通气泵(18)和底部气囊(7);
    沿所述的顶部钢圈(1)的外周围设置有顶部气囊(6);顶部钢圈(1)轴向上贯穿设置有底部连接气管(12)、顶部连接气管(11)、进水管(13)、上部排气管(14);其中,顶部连接气管(11)连通气泵(18)和顶部气囊(6);底部连接气管(12)连通气泵(18)和底部气囊(7)充气;进水管(13)连接水泵;
    在顶部钢圈(1)上沿轴向上贯穿设置有下部排气管(15);所述的下部排气管(15)为可拆卸式且长度可调。

    2.  根据权利要求1所述的声波测试耦合装置,其特征在于:底部连接气管(12)和顶部连接气管(11)均使用外径6~10毫米的钢制压力管;进水管(13)、上部排气管(14)和下部排气管(15)采用外径10~25毫米的钢制承压管。

    3.  根据权利要求1所述的声波测试耦合装置,其特征在于:所述的顶部钢圈(1)和底部钢圈(5)均为圆柱形不锈钢制结构,沿顶部钢圈(1)的外侧圆柱面的中部径向开有凹槽以安装顶部气囊(6);所述顶部气囊(6)的外侧弧面突出于顶部钢圈(1)外周围表面;沿底部钢圈(5)的外侧圆柱面的中部径向开有凹槽以安装底部气囊(7);所述底部气囊(7)的外侧弧面突出于底部钢圈(5)外周围表面。

    4.  根据权利要求3所述的声波测试耦合装置,其特征在于:顶部气囊(6)和底部气囊(7)均为弹性材质。

    5.  根据权利要求1所述的声波测试耦合装置,其特征在于:所述的中部声波接收换能器(3)和声波发射换能器(2)之间间距L1>20厘米;所述的中部声波接收换能器(3)和底部声波接收换能器(4)之间间距L2>20厘米;而且,中部声波接收换能器(3)的设置在:底部声波接收换能器(4)和声波发射换能器(2)之间的1/4~3/4处,即1/3<L1/L2<3;所述的底部声波接收换能器(4)和声波发射换能器(2)之间的距离为在0.5~2米范围内,即0.5米<L1+L2<2米。

    6.  一种如权利要求1所述的声波测试耦合装置的测试方法,其特征在于,包括如下步骤:
    当探孔为向下时:
    步骤1:将声波测试耦合装置放入探孔内,将其固定到测试点位置;
    步骤2:启动气泵(18),打开底部气囊阀门(17),通过底部连接气管(12)往底部气囊(7)中充气,直到底部气囊(7)与探孔孔壁紧密贴合,关闭底部气囊阀门(17)和气泵(18);
    步骤3:打开进水管(13)的阀门,启动水泵,通过进水管(13)往探孔内注水,直到水位接近顶部钢圈(1)时停止加水;
    步骤4:打开顶部气囊阀门(16),启动气泵(18),往顶部气囊(6)中充气,直至顶部气囊(6)与探孔孔壁紧贴;
    步骤5:打开上部排气管(14)上的阀门,启动水泵继续往探孔内注水,直到有水从上部排气管(14)中排出时关闭上部排气管(14)上的阀门,然后关闭进水管(13)的阀门和水泵;
    步骤6:启动声波仪,进行声发射耦合测试,记录并存储数据;
    步骤7:测试完成后,打开顶部气囊阀门(16),从顶部气囊(6)中排气直至与探孔孔壁脱离时关闭顶部气囊阀门(16);
    步骤8:打开底部气囊阀门(17),从底部气囊(7)中排气直到底部气囊(7)与探孔孔壁接触压力很小至能移动时;迅速关闭底部气囊阀门(17),移出本设备;
    当探孔为类水平时:
    步骤1和探孔为向下时的步骤1相同;
    步骤2:打开顶部气囊阀门(16)和底部气囊阀门(17),通过底部连接气管(12)和顶部连接气管(11)往底部气囊(7)和顶部气囊(6)中同时充气;
    步骤3:同时打开上部排气管(14)和下部排气管(15)上的阀门,打开进水管(13)上的阀门并启动水泵,往探孔内注水;
    步骤4:注水将满时,若水先从上部排气管(14)中排出,就先关闭上部排气管(14)的阀门,等水从下部排气管(15)中排出后就再关闭下部排气管(15)的阀门;若水先从下部排气管(15)中排出,就先关闭下部排气管(15)的阀门,等水从上部排气管(14)中排出后就再关闭上部排气管(14)的阀门;上部排气管(14)和下部排气管(15)的阀门均关闭后,等10秒后关闭进水管(13)上的阀门和水泵;
    步骤5:启动声波仪,进行声发射耦合测试,记录并存储数据;
    步骤6:测试完成后,同时打开底部气囊阀门(17)和顶部气囊阀门(16),直到底部气囊(7)和顶部气囊(6)与探孔孔壁接触压力很小且能移动时,迅速同时关闭底部气囊阀门(17)和顶部气囊阀门(16);移出本设备;
    当探孔为向上时:
    步骤1和探孔为向下相同;
    步骤2和探孔为类水平相同;
    步骤3:打开下部排气管(15)上的阀门,打开进水管(13)上的阀门并启动水泵,往探孔内注水;
    步骤4:直到有水从下部排气管(15)中排出后就关闭下部排气管(15),然后关闭进水管(13)上的阀门和水泵;
    步骤5:启动声波仪,进行声发射耦合测试,记录并存储数据。
    步骤6和探孔水平时相同。

    7.  根据权利要求6所述的声波测试耦合装置的测试方法,其特征在于:不同情况下的所有步骤1中,在测试前,顶部气囊(6)和底部气囊(7)外部边缘涂上密封剂。

    8.  根据权利要求6所述的声波测试耦合装置的测试方法,其特征在于:探孔向下时,不设置下部排气管(15);探孔类水平或者探孔向上时,下部排气管(15)的顶端距离底部钢圈(5)不多于2厘米。

    说明书

    说明书声波测试耦合装置及测试方法
    技术领域
    本发明是涉及岩体内部结构的测试及分析领域中的钻孔声波测试设备,具体是指一种声波测试耦合装置,本发明还涉及采用这种耦合装置的测试方法。
    背景技术
    随着工程建设的复杂程度和对工程地质要求的提高,我们往往需要测试工程场地的岩土的结构状况和力学特性,以便对重大岩土工程设计、建设及其对环境影响进行评估和决策。
    目前,利用声波测试对岩土工程做定量化研究,具体是以电磁激振的方法通过声波发射换能器向介质(如:岩石、岩体,混凝土结构等)发射声波,同时在一定的空间距离上通过声波接收换能器接收介质物理特性调制后的声波。通过观测和分析声波在该场地介质中的传播速度、振幅、频率等声学参数,分析得出介质内部的结构和状况,为岩土工程建设提供数据支撑。声波测试实用性强,完全不破坏工程结构,在建设工程中使用广泛,检测技术先进,检测仪器普遍。
    但是,现有的声波测试装置也存在一定问题,特别是声波测试中,必须保证发射探头和接收探头必须同时与孔壁直接或者通过特定介质间接耦合良好;这使得声波测试技术在岩土勘测中的应用中受到限制,给解决工程问题带来诸多不便。
    目前工程勘查中,经常采用的方式是对待测区域钻孔然后在钻孔中注水,再使用声波探头等装置进行声波测试。但是,钻孔中的水往往渗漏严重,从而造成钻孔无法充满水,需要不断往钻孔中注水以保证测试,导致水消耗量大,往往使用不便。某些钻孔底部甚至在不断注水时也无法充满水,无法进行声波 测试。
    此外,还可以使用乳胶囊紧贴孔壁,往乳胶囊中注水进行耦合的方法(如专利CN2414417Y)。但是,这种方法对充水时的压力控制要求较高,压力过小则无法将水槽中的水压入乳胶囊中,压力过大则可能造成乳胶囊过度膨胀而泄露。更为重要的是,声波从发射换能器到接收换能器的传播过程中还需通过乳胶囊,声波能量损耗大,测试误差大。
    除了钻孔后注水测试外,还可以直接对干孔做测试,如干孔探头贴壁装置(专利CN202649477U)无需通过水与孔壁耦合,而是通过声波发射探头和声波接收探头紧贴孔壁,孔壁直接作为声波传播的介质,扩大了适用范围。但是该装置制作较为复杂,造价较高同时难以完全保证探头和孔壁间的紧密接触。
    类似的,还有发明《一种声波全方位测试干孔探头的耦合装置》(申请号201410523153.4)提出的将储水器和耦合气囊以密封件连接,向气囊内充气以挤压储水器中的水,通过过水孔进入耦合气囊中与声波探头耦合,给声波测试带来一定便利。但是,使用气囊耦合时获得的耦合性较差,对真实测试数据有较大的影响,而且耦合气囊中有空气干扰,无法保证水与声波探头实现良好耦合,对测试效果产生较大影响,无法保证其测试结果的真实性和准确性。
    发明内容
    本发明的第一目的是:针对上述现有问题而提供一种结构简单、使用方便的新型的声波测试耦合装置,以保证所测得数据真实可信,检测结果准确无误。
    本发明的第二目的在于提供一种采用上述声波测试耦合装置的测试方法。
    本发明的第一目的是通过如下措施来达到的:声波测试耦合装置包括至少一个声波发射换能器、至少一个中部声波接收换能器和至少一个底部声波接收换能器;所述的声波发射换能器设置在顶部钢圈上朝向底部钢圈一侧;所述的底部声波接收换能器设置在底部钢圈上朝向顶部钢圈一侧;所述的中部声波接收换能器设置在声波发射换能器和底部声波接收换能器之间;声波发射换能器、中部声波接收换能器和底部声波接收换能器,相邻两两之间设置有连接电缆和固定用的承重连接件;所述顶部钢圈上未设置声波发射换能器的一侧上设置有设备连接线束;
    沿所述的底部钢圈的外周围设置有底部气囊;所述的底部钢圈轴向上贯穿设置有底部连接气管;所述底部连接气管连通气泵和底部气囊;
    沿所述的顶部钢圈的外周围设置有顶部气囊;顶部钢圈轴向上贯穿设置有底部连接气管、顶部连接气管、进水管、上部排气管;其中,顶部连接气管连通气泵和顶部气囊;底部连接气管连通气泵和底部气囊充气;进水管连接水泵。
    在顶部钢圈上沿轴向上贯穿设置有下部排气管;所述的下部排气管为可拆卸式且长度可调。
    在上述设计方案中,底部连接气管和顶部连接气管均使用外径6~10毫米的钢制压力管;进水管、上部排气管和下部排气管采用外径10~25毫米的钢制承压管。
    在上述设计方案中,所述的顶部钢圈和底部钢圈均为圆柱形不锈钢制结构,沿顶部钢圈的外侧圆柱面的中部径向开有凹槽以安装顶部气囊;所述顶部气囊的外侧弧面突出于顶部钢圈外周围表面;沿底部钢圈的外侧圆柱面的中部径向开有凹槽以安装底部气囊;所述底部气囊的外侧弧面突出于底部钢圈外周围表面。
    在上述设计方案中,顶部气囊和底部气囊均为弹性材质。
    在上述设计方案中,所述的中部声波接收换能器和声波发射换能器之间间距L1>20厘米;所述的中部声波接收换能器和底部声波接收换能器之间间距L2>20厘米;而且,中部声波接收换能器的设置在:底部声波接收换能器和声波发射换能器之间的1/4~3/4处,即1/3<L1/L2<3;所述的底部声波接收换能器和声波发射换能器之间的距离为在0.5~2米范围内,即0.5米<L1+L2<2米。
    本发明的第二目的采用声波测试耦合装置的测试方法,包括如下步骤:
    当探孔为向下时:
    步骤1:将声波测试耦合装置放入探孔内,将其固定到测试点位置;
    步骤2:启动气泵,打开底部气囊阀门,通过底部连接气管往底部气囊中充气,直到底部气囊与探孔孔壁紧密贴合,关闭底部气囊阀门和气泵;
    步骤3:打开进水管的阀门,启动水泵,通过进水管往探孔内注水,直到水位接近顶部钢圈时停止加水;
    步骤4:打开顶部气囊阀门,启动气泵,往顶部气囊中充气,直至顶部气囊与探孔孔壁紧贴;
    步骤5:打开上部排气管上的阀门,启动水泵继续往探孔内注水,直到有水从上部排气管中排出时关闭上部排气管上的阀门,然后关闭进水管的阀门和水泵;
    步骤6:启动声波仪,进行声发射耦合测试,记录并存储数据;
    步骤7:测试完成后,打开顶部气囊阀门,从顶部气囊中排气直至与探孔孔壁脱离时关闭顶部气囊阀门;
    步骤8:打开底部气囊阀门,从底部气囊中排气直到底部气囊与探孔孔壁接触压力很小至能移动时;迅速关闭底部气囊阀门,移出本设备;
    当探孔为类水平时:
    步骤1和探孔为向下时的步骤1相同;
    步骤2:打开顶部气囊阀门和底部气囊阀门,通过底部连接气管和顶部连接气管往底部气囊和顶部气囊中同时充气;
    步骤3:同时打开上部排气管和下部排气管上的阀门,打开进水管上的阀门并启动水泵,往探孔内注水;
    步骤4:注水将满时,若水先从上部排气管中排出,就先关闭上部排气管的阀门,等水从下部排气管中排出后就再关闭下部排气管的阀门;若水先从下部排气管中排出,就先关闭下部排气管的阀门,等水从上部排气管中排出后就再关闭上部排气管的阀门;上部排气管和下部排气管的阀门均关闭后,等10秒后关闭进水管上的阀门和水泵;
    步骤5:启动声波仪,进行声发射耦合测试,记录并存储数据;
    步骤6:测试完成后,同时打开底部气囊阀门和顶部气囊阀门,直到底部气囊和顶部气囊与探孔孔壁接触压力很小且能移动时,迅速同时关闭底部气囊阀门和顶部气囊阀门;移出本设备;
    当探孔为向上时:
    步骤1和探孔为向下相同;
    步骤2和探孔为类水平相同;
    步骤3:打开下部排气管上的阀门,打开进水管上的阀门并启动水泵,往探孔内注水;
    步骤4:直到有水从下部排气管中排出后就关闭下部排气管,然后关闭进水管上的阀门和水泵;
    步骤5:启动声波仪,进行声发射耦合测试,记录并存储数据。
    步骤6和探孔类水平时相同。
    在上述测试方法中,不同情况下的所有步骤1中,在测试前,顶部气囊和底部气囊外部边缘涂上密封剂。
    在上述测试方法中,探孔向下时,不设置下部排气管;探孔类水平或者探孔向上时,下部排气管的顶端距离底部钢圈不多于2厘米。
    本发明所设计的测试装置与现有的技术装置相比,最大的优点在于通过底部和顶部的两个气囊与孔壁紧贴,创造了封闭式小空间,局部水环境所需要的水很少。声波发射换能器及接收器与孔壁直接通过水耦合,能量传递损失极小,保证了声波的良好耦合和环形发射、环形接收的特性,从而实现测试结果准确可信。而且,在同一探孔内的每个测试点的用水可以接着下个测试点使用,水量损耗小。
    本发明适用广,用水量极少,使用简便,可应用于干空和有水孔的的测试,是一种使用更广泛,操作更便捷,测试结果更准确的岩土声波测试耦合系统装置。
    附图说明
    图1为本发明声波测试耦合装置用于探孔向下时的结构示意图。
    图2为声波测试耦合装置和气泵相连的结构示意图。
    图3是图1中A-A处的剖面图。
    图4是声波测试耦合装置用于探孔向上时的结构示意图。
    图中:顶部钢圈1,声波发射换能器2,中部声波接收换能器3,底部声波接收换能器4,底部钢圈5,顶部气囊6,底部气囊7,连接电缆8,承重连接件9,设备连接线束10,顶部连接气管11,底部连接气管12,进水管13,上部排 气管14,下部排气管15,顶部气囊阀门16,底部气囊阀门17,气泵18。
    具体实施方式
    以下结合附图详细说明本发明的实施情况,但它们不构成对本发明的限定,仅作举例而已。同时通过和具体实施对本发明作进一步的详细描述。
    如图1~4所示,本发明的声波测试耦合装置,包括至少一个声波发射换能器2、至少一个中部声波接收换能器3、至少一个底部声波接收换能器4、一个带有顶部气囊6的顶部钢圈1和一个带有底部气囊7的底部钢圈5。所述的声波发射换能器2设置在顶部钢圈1上朝向底部钢圈5一侧;所述的底部声波接收换能器4设置在底部钢圈5上朝向顶部钢圈1一侧;所述的中部声波接收换能器3设置在声波发射换能器2和底部声波接收换能器4之间。声波发射换能器2、中部声波接收换能器3和底部声波接收换能器4,两两之间设置有传送信号用的连接电缆8和固定用的承重连接件9。
    所述的顶部钢圈1为圆柱形不锈钢制结构,内部中空作为接头组件箱使用,可用于安装各种管线,将其集合后一并引出形成设备连接线束10。该顶部钢圈1的外侧圆柱面的中部沿径向开有凹槽以安装顶部气囊6。所述顶部气囊6整体类似圆环形,内侧靠近顶部钢圈1的为凹形;所述的顶部气囊6类似于轮胎样紧密安装在顶部钢圈1上。所述的顶部气囊6的外侧弧面的弹性较强,充气膨胀后可以和探孔侧壁紧密接触。该顶部气囊6为可拆卸可替换,当其损坏或老化后可以用备用件替换。
    该顶部钢圈1轴向上贯穿设置有底部连接气管12、顶部连接气管11、进水管13、上部排气管14;其中,顶部连接气管11连通气泵18以向顶部气囊6中充气;底部连接气管12连通气泵18以向底部气囊7充气;进水管13连接水泵。
    具体的,所述的顶部气囊6使用弹性橡胶材质,充气后膨胀且能承受较大气压在使用时,该顶部气囊6套在顶部钢圈1上的部分受压后基本不发生膨胀,但是,该顶部气囊6突出于顶部钢圈1的外侧突出部分发生膨胀系数较大。完成测试后,该顶部气囊6放气,然后膨胀部分收缩回原形。
    在具体使用时,还可以在顶部气囊6的外侧突出部分涂上密封剂,可以达到更好地密封效果。具体可以使用凡士林做密封剂。
    所述的顶部连接气管11为钢制细承压管,能把气泵18充入的空气输送到顶部气囊6中,并能承受一定气压。
    所述顶部钢圈1上未设置声波发射换能器2的一侧上设置有设备连接线束10,用于包裹信号线路。
    此外,针对岩土工程中探孔的各种角度倾斜的状态,在顶部钢圈1上还轴向上贯穿设置有下部排气管15。该下部排气管15为可拆卸式,在竖直向下的探孔中不使用。该下部排气管15长度可调,需要使用时依据将该下部排气管15的顶端延伸至接近底部钢圈5处。
    顶部钢圈1上设置的声波发射换能器2。所述的声波发射换能器2上还通过连接电缆8和承重连接件9和中部声波接收换能器3相连。连接电缆8内包裹有信号传输线路。承重连接件9可以为柔性连接,如承重绳,也可以为刚性连接,如连接螺杆的设计,以满足不同测试条件。
    所述的中部声波接收换能器3和声波发射换能器2之间间距L1,L1>20厘米;所述的中部声波接收换能器3和底部声波接收换能器4之间间距L2,L2>20厘米;而且,中部声波接收换能器3的设置范围在:底部声波接收换能器4和声波发射换能器2之间的1/4~3/4处,即1/3<L1/L2<3。所述的底部声波接收换能器4和声波发射换能器2之间的距离为在0.5~2米范围内效果最好,即0.5米<L1+L2<2米。
    所述的中部声波接收换能器3的另一侧还通过连接电缆8和承重连接件9和底部声波接收换能器4相连。
    所述的底部声波接收换能器4安装在底部钢圈5朝向顶部钢圈1的一侧。所述的底部钢圈5轴向上贯穿设置有底部连接气管12,它连通气泵18以向底部气囊7中充气。
    具体的,所述的底部气囊7和顶部气囊6的材料选择、外形设计一致。同样的,在具体使用时,还可以在底部气囊7的外侧突出部分涂上密封剂,可以达到更好地密封效果。具体可以使用凡士林做密封剂。
    底部连接气管12和顶部连接气管11的材料选择、形状设计一致。
    具体的,底部连接气管12和顶部连接气管11均使用外径6~10毫米的钢制 压力管。由于进水管13、上部排气管14和下部排气管15在工作时也会承受一定水压,同时为了便于伸缩,采用外径10~25毫米的钢制承压管。
    本发明的声波测试耦合装置通用于干孔和有水孔;针对探孔的不同情况有不同的具体操作过程。通常情况下,岩土工程的探孔的直径不少于20厘米,不多于1米。依据实际需要,探孔为三类情况:向下(垂直向下,或和垂线夹45°角以内的倾斜向下),类水平(水平,或和水平线夹45°角以内),向上(垂直向上或和垂线夹45°角以内的倾斜向上)。
    测试前都先要按检测要求布置探孔、钻孔、清孔,使其具备检测条件;所有阀门和仪器在启动前都是关闭的。由于在一个测试点测试所需时间很短,探孔室内渗入孔壁内的水也很少,没有隐患。
    实施例1:探孔向下时。
    此种情况下,不需要下部排气管15,可以将其拆除。
    步骤1:将声波测试耦合装置放入探孔内,将其固定到测试点位置。
    步骤2:启动气泵18,打开底部气囊阀门17,通过底部连接气管12往底部气囊7中充气,直到底部气囊7与探孔孔壁紧密贴合,关闭底部气囊阀门17和气泵18。
    步骤3:打开进水管13的阀门,启动水泵,通过进水管13往探孔内注水,直到水位接近顶部钢圈1时停止加水。
    观察水位变化,注意底部气囊7与探孔孔壁接触面处是否存在明显的漏水现象;如果有漏水现象,则继续打开底部气囊阀门17,启动气泵18,往底部气囊7中充气,直至底部气囊7与探孔孔壁完全紧贴并不漏水后再关闭底部气囊阀门17和气泵18。
    如果没有漏水现象,则直接继续下一步。
    步骤4:打开顶部气囊阀门16,启动气泵18,往顶部气囊6中充气,直至顶部气囊6与探孔孔壁紧贴。
    步骤5:打开上部排气管14上的阀门,启动水泵继续往探孔内注水,探孔内的空气从上部排气管14中排出;直到有水从上部排气管14中排出时关闭上部排气管14上的阀门,然后关闭进水管13的阀门和水泵(关闭阀门可以使密 闭孔内形成负压,减少水的损失)。
    步骤6:启动声波仪,进行声发射耦合测试,记录并存储数据。
    步骤7:在一个测试点测试完成后,需下移到另一测试点时,打开顶部气囊阀门16,从顶部气囊6中排气直至与探孔孔壁脱离时关闭顶部气囊阀门16。
    步骤8:打开底部气囊阀门17,从底部气囊7中排气直到底部气囊7与探孔孔壁接触压力很小至能移动时;迅速关闭底部气囊阀门17,移出本设备。
    如果下一个检测点在同一个探孔中,那么立即打开底部气囊阀门17并启动气泵18,往底部气囊7中充气,观察水位变化,直到底部气囊7与探孔孔壁接触面不漏水后,关闭底部气囊阀门17并打开顶部气囊阀门16用气泵18往顶部气囊6中充气,直至顶部气囊6紧贴探孔孔壁关闭顶部气囊阀门16和气泵18。
    然后,接下来步骤同步骤5~8,直至将该探孔内测试点逐一完成的耦合测试后,转入下一个探孔。
    步骤1中,在测试前,先往顶部气囊6和底部气囊7外部边缘涂上密封剂,可以实现更好地测试效果。密封剂(如凡士林等)既能起到密封作用,同时在设备下移时,能减小顶部气囊6和底部气囊7与探孔孔壁之间的摩擦。测试完成后,可直接用抹布将顶部气囊6和底部气囊7外的密封剂擦干,不会破坏顶部气囊6和底部气囊7。
    实施例2:探孔为类水平时。
    步骤1和实施例1中步骤1相同。
    步骤2:打开顶部气囊阀门16和底部气囊阀门17,通过底部连接气管12和顶部连接气管11往底部气囊7和顶部气囊6中同时充气;
    此时底部气囊7和顶部气囊6的的气压在充气过程中相同速度增加。但是,由于此时只能观察到外面的气囊(顶部气囊6)的状况而推断出里面气囊(底部气囊7)的状况。直到顶部气囊6与探孔孔壁紧贴,关闭顶部气囊阀门16、底部气囊阀门17和气泵18。
    步骤3:同时打开上部排气管14和下部排气管15上的阀门,打开进水管13上的阀门并启动水泵,往探孔内注水。
    加水过程中,如果底部气囊7与孔壁接触处漏水,则需打开底部气囊阀门 17和顶部连接气管11上的阀门,启动气泵18再次向底部气囊7和顶部气囊6中同时充气直到不漏水后再关闭底部气囊阀门17和顶部连接气管11上的阀门和气泵18。
    步骤4:注水将满时,若水先从上部排气管14或下部排气管15中的一个中排出,就先关闭这一个排气管的阀门,水再从另一个中排出后就再关闭其上的阀门(水先从哪个排气管中排出来就先关哪个);过10秒后关闭进水管13上的阀门和水泵;使水完全充满封闭孔内。
    这里以类水平孔为例,由于测试孔不可能完全水平,使用上部排气管14和下部排气管15来确保,无论孔如何倾斜都能使水充满封闭孔内,即也能广泛的应用于倾斜孔。
    步骤5:启动声波仪,进行声发射耦合测试,记录并存储数据。
    步骤6:在一个测试点测试完成后,需下移到同探孔内另一测试点时,同时打开底部气囊阀门17和顶部气囊阀门16,使底部气囊7和顶部气囊6同时排气,直到底部气囊7和顶部气囊6与探孔孔壁接触压力很小且能移动时,迅速同时关闭底部气囊阀门17和顶部气囊阀门16;设备外移到下一个测试点位置并固定。
    步骤7:再次同时打开底部气囊阀门17和顶部气囊阀门16,通过连接气管往底部气囊7和顶部气囊6中同时充气,直到不漏水后再关闭底部气囊阀门17、顶部气囊阀门16和气泵18。
    步骤8:同时打开上部排气管14和下部排气管15上的阀门,打开进水管13上的阀门并启动水泵,再次往探孔内注水。
    接下来同步骤4~8,实现下一个测试点的耦合测试,直至将该探孔内测试点逐一完成的耦合测试后,转入下一个探孔。
    同样的,步骤1中,可以使用密封剂。
    实施例3:探孔向上时。
    其操作过程与钻孔向下相似,按照要求的测试点由里往外测试,同样是由于水和设备的重力向下,从上往下移动时操作更方便,水在这一移动过程中的损耗更小。
    步骤1和实施例1相同。
    步骤2和实施例2相同。
    步骤3:打开下部排气管15上的阀门,打开进水管13上的阀门并启动水泵,往探孔内注水。
    在加水过程中如果顶部气囊6与探孔孔壁接触处漏水,再次打开底部气囊阀门17和顶部气囊阀门16,用气泵18往底部气囊7和顶部气囊6中同时充气直到不漏水后再关闭底部气囊阀门17和顶部气囊阀门16和气泵18。
    步骤4:往探孔内注水时,探孔内空气从下部排气管15中排出,直到有水从下部排气管15中排出后就关闭下部排气管15,然后关闭进水管13上的阀门和水泵。
    步骤5:启动声波仪,进行声发射耦合测试,记录并存储数据。
    步骤6并以后步骤和探孔类水平时相同。
    其他未说明的部分均属于现有技术。

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    本文标题:声波测试耦合装置及测试方法.pdf
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