（1）方法技术
岩土跨孔超声波法探测是通过声波在岩土内的传播特征来研究岩、土性质和均匀性的一种物探方法。其方法技术，是在被测目标物两侧预埋（利用钻孔成孔埋设）两根竖向相互平行的声测管（铁管或PVC管）作为探测通道，将超声脉冲发射换能器与接收换能器分别置于声测管中，管中注满清水作为耦合剂，由发射换能器发射超声脉冲信号，穿过声测管之间的介质，并经接收换能器接收信号，判读出超声波穿过介质的声时、接收波首波的波幅等参数。超声脉冲信号在地下介质中的传播遵循费马定律，当介质（如埋有管道等地下埋藏物）存在波阻抗差异时，将发生反射、绕射、折射、透射和声波能量的吸收、衰减，使接收信号在介质中传播的时间、振动幅度、波形及主频等发生变化，这样接收信号就携带了有关传播介质的密实情况等信息。由仪器的数据处理与判断分析软件对接收信号的各种声学参数特征进行综合分析，结合地层情况、介质（如埋有管道）性质，即可判定被测地下埋藏物（地下管道）的深度（H0）。跨孔超声波法探测如图9-10所示。
钻孔成孔直径宜为76～110 mm，钻机设备安装必须周正、稳固、底座水平。钻机立轴中心、天轮中心（天车前沿切点）与孔口中心必须在同一铅垂线上。当地表面与钻机底座的垂向距离较大时，应安装孔口管，孔口管应垂直、牢固。钻机在钻芯过程中不应发生倾斜、移位，钻芯孔垂直度偏差不宜大于0.5%。钻头应根据土层性质、管道材料性质选用特制PVC塑料钻头，以防止打破管道，必须确保管道安全。
声测管材质宜采用外径50～76 mm、内径40～55 mm的PVC管或铁管，声测管应下端封闭，上端加盖，管内无异物，声测管连接处应光顺过渡，并采取有效措施防止水泥浆等异物进入声测管内；各声测管管口高度宜一致；声测点间距（Ln）不大于10 cm，确定声测管外壁间最小净距离L和首波初至，测读声波传播时间ti和首波波幅衰减量Ai；通过仪器发射接收系统的延时时间t0和声时修正值t′的校正，得到测点的声测管外壁间介质的声时ti，从而求得测点处介质的声速Vi。
①检测剖面的声速异常判断概率统计值的确定
图9-10 跨孔超声波法探测示意图
先将检测剖面各声测点的声速值Vi由大到小依此排序，再对逐一去掉Vi中的k个最小数值和k个最大数值后的其余声速数据，按下列公式进行统计计算：
式中：V01——检测剖面的声速异常小值判断值；
V02——检测剖面的声速异常大值判断值；
Vm——（n-k-k′）个数据的平均值；
Sx——（n-k-k′）个数据的标准差；
λ——由现行国家行业标准JGJ 106规范中查得的（n-k-k′）相对应的系数；
Cv——（n-k-k′）个数据的变异系数。
检测剖面的声速异常判断概率统计值V0应按下列公式计算：
当Cv＜0.015时，V0=Vm（1-0.015λ）(www.xing528.com)
当0.015≤Cv≤0.045时，V0=Vm
当Cv＞0.045时，V0=Vm（1-0.045λ）
对只有单个检测剖面的地基岩土，其声速异常判断临界值（Vc）等于检测剖面声速异常判断概率统计值（V0）。第i测点的声速Vi异常应根据管道性质、岩土层声速背景值、跨孔声测管外壁间距离等情况判定。
②波幅Ai异常判断的临界值（Ac）的确定
用接收信号能量的平均值的一半作为波幅异常判断的临界值，波幅异常判断的临界值按公式Ac=（Am-6）计算。波幅Ai异常应按下式判定：
式中：Am——检测剖面各声测点的波幅平均值（dB）；
Ai——检测剖面第i声测点的波幅值（dB）；
Ac——检测剖面波幅异常判断的临界值（d B）。
第i测点的波幅Ai异常应根据管道性质、土（岩）层波幅背景值、跨孔声测管外壁间距离等情况判定。
③PSD值判据：用声时-高程曲线上相邻两测点的斜率K及相邻两点声时差△t的乘积K·△t作为异常声测线的辅助判据。
④按声速明显高于周围土层介质声速值和波幅小于周围土层介质波幅值的测点处为地下管道存在的可疑区；辅以声波的初至波、频率、波列形状等特征，进行异常点判定，再结合地层变化、地下管道性质等情况，来判定地下管道的埋深和垂直分布范围（即管径）。
（2）仪器设备
跨孔超声波法探测地下管道埋深，采用北京市康科瑞工程检测技术有限责任公司制造的2台NM-4A型非金属超声检测分析仪（编号：NM-4A-792和NM-4A-858）。能实时显示和记录接收信号时程曲线以及频率测量；最小采样间隔0.1μs，量程0.1～210000μs；最大采样长度32 k；系统频带宽度优于1～200 k Hz，声幅的幅度测读范围0～177 dB。声波发射脉冲为矩形脉冲，最大电压幅值1000 V；首波实时显示；自动记录声波发射和接受换能器深度位置。
收、发换能器采用KCRT-YGDF-50k Hz型圆柱状径向水平无指向性的超声换能器，外径应小于声测管内径，外径为28 mm，有效工作段长度不大于150 mm；超声换能器谐振频率应为30～60 k Hz，当接收信号较弱时，选用带有前置放大器的接收换能器；换能器水密性应满足1 MPa水压不渗水。换能器连接导线上有深度标记，其刻度偏差不大于10 mm，换能器两端安装了扶正器。
超声检测分析仪的正常岩体的超声波最大穿透距离≥10 m，岩、土层的超声波最大穿透距离有待试验研究。它集超声波发射、双通道同步接收、数字信号高速采集、声参量自动检测、数据分析处理、结果实时显示、数据存储与输出等功能于一身。数据处理分析软件为超声分析处理软件。岩土跨孔超声波法探测仪器如图9-11所示。
图9-11 跨孔超声波法探测仪器示意图
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