本發(fā)明涉及地質(zhì)工程勘察及檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超磁致伸縮式PS波探測(cè)裝置及探測(cè)方法。

背景技術(shù)：

在地質(zhì)鉆孔中測(cè)試巖土體的縱橫波速度是工程勘察的一種重要測(cè)試方法，巖體縱橫波速度是評(píng)價(jià)巖質(zhì)量和進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，由于橫波是由剪切力的作用產(chǎn)生的波，不能在液體和空氣中傳播，目前PS波值的測(cè)試方法主要是采用在鉆孔中安裝貼壁檢波器，在地面采用人工方法激發(fā)剪切力，孔中采用單點(diǎn)接收法，該方法存在測(cè)試深度淺(50米深度以?xún)?nèi))、精度低、成本高、工作效率低等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種超磁致伸縮式PS波探測(cè)裝置及探測(cè)方法，以解決現(xiàn)有PS波在進(jìn)行檢測(cè)是所存在的測(cè)試深度淺、精度低、成本高、工作效率低等問(wèn)題。

本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種超磁致伸縮式PS波探測(cè)裝置，包括聲波接收器、發(fā)射探頭和兩個(gè)接收探頭，所述聲波接收器上安裝有控制機(jī)，聲波接收器通過(guò)電纜與第一個(gè)接收探頭相連，第一個(gè)接收探頭通過(guò)連接帶與第二個(gè)接收探頭相連，第二個(gè)接收探頭通過(guò)連接帶與發(fā)射探頭相連。

所述發(fā)射探頭包括縱截面為橢圓形的隔振體A，隔振體A中部嵌裝有控制模塊，隔震體A內(nèi)距底端1/3處安裝有激振超磁體，激振超磁體一側(cè)端部設(shè)有激振頭，激振超磁體外壁設(shè)有若干圈激勵(lì)線(xiàn)圈，激勵(lì)線(xiàn)圈下方嵌裝有壓縮泵A，控制模塊通過(guò)線(xiàn)纜A分別與激勵(lì)線(xiàn)圈、壓縮泵A相連，控制模塊上游通過(guò)線(xiàn)纜A與所述控制機(jī)相連，與激振頭相對(duì)的另一端安裝有貼壁囊A，貼壁囊A外側(cè)露出隔振體A，隔振體A底部開(kāi)有與壓縮泵A相連的進(jìn)水管A，壓縮泵A與貼壁囊A之間開(kāi)有出水管A。

所述接收探頭包括縱截面為橢圓形的隔振體B，隔振體B內(nèi)安裝有壓縮泵B，隔振體B中部外壁設(shè)有弧形的晶振體，晶振體通過(guò)外壁的封裝層封裝在隔振體B內(nèi)，壓縮泵B通過(guò)線(xiàn)纜B與所述控制機(jī)相連，壓縮泵B與晶振體通過(guò)線(xiàn)纜B相連；與晶振體相對(duì)的另一側(cè)嵌裝有貼壁囊B，隔振體B頂部開(kāi)有與壓縮泵B相連的進(jìn)水管B，壓縮泵B與貼壁囊B之間開(kāi)有出水管B。

上述超磁致伸縮式PS波探測(cè)裝置的探測(cè)方法包括以下步驟：

(a)將探測(cè)裝置放入鉆孔起始深度位置；

(b)按控制機(jī)上的貼壁開(kāi)關(guān)，使發(fā)射探頭內(nèi)的控制模塊控制壓縮泵A工作將鉆孔內(nèi)的水或氣從進(jìn)水管A抽入并由排水管A排入貼壁囊A內(nèi)，貼壁囊A膨脹并與鉆孔內(nèi)壁相抵完成貼壁，而接收探頭內(nèi)的壓縮泵B同樣將鉆孔內(nèi)的水或氣通過(guò)進(jìn)水管B抽入并通過(guò)排水管B排入貼壁囊B中，貼壁囊B膨脹并與鉆孔內(nèi)壁相抵完成貼壁；

(c)通過(guò)控制機(jī)控制發(fā)射探頭按水平擊發(fā)，兩個(gè)接收探頭分別進(jìn)行信號(hào)接收，接收后的信號(hào)在聲波接收機(jī)內(nèi)形成波形圖，記錄Tpz1、Tpz2波形；

(d)通過(guò)控制機(jī)控制發(fā)射探頭按順時(shí)針擊發(fā)，兩個(gè)接收探頭分別進(jìn)行信號(hào)接收，接收后的信號(hào)在聲波接收機(jī)內(nèi)形成波形圖，記錄Tsx1、Tsx2波形；

(e)通過(guò)控制機(jī)控制發(fā)射探頭按逆時(shí)針擊發(fā)，兩個(gè)接收探頭分別進(jìn)行信號(hào)接收，接收后的信號(hào)在聲波接收機(jī)內(nèi)形成波形圖，記錄Tsf1、Tsf2波形；

按控制機(jī)上的松開(kāi)開(kāi)關(guān)，貼壁解除抽出探測(cè)裝置并移動(dòng)至下一測(cè)點(diǎn)，重復(fù)步驟(a)-步驟(e)。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明采用具有磁致伸縮性能的材料、水氣兩用壓縮泵設(shè)計(jì)出一種適用于鉆孔中測(cè)試PS值的一發(fā)雙收探頭，根據(jù)探頭特點(diǎn)，可控制探頭自動(dòng)貼壁、進(jìn)行順時(shí)針、反時(shí)針和水平徑向激發(fā)的發(fā)射控制器，設(shè)計(jì)出采用聲波儀在3種激發(fā)接收方式下PS信號(hào)的識(shí)別、計(jì)算和處理技術(shù)；本發(fā)明解決了鉆孔內(nèi)傳感器自動(dòng)貼壁、正反時(shí)針擊發(fā)、一發(fā)雙收等技術(shù)難題，每點(diǎn)進(jìn)行3種測(cè)試方式，采用正反相位和時(shí)間精確識(shí)別和計(jì)算PS波速度值，測(cè)試深度與鉆孔深度相同，測(cè)試點(diǎn)任意密度，測(cè)試方式快速，測(cè)試成本低。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明中發(fā)射探頭的縱剖圖；

圖3是本發(fā)明中接收探頭的縱剖圖；

圖4-圖5是實(shí)施例中兩個(gè)接收探頭按水平擊發(fā)分別接收的信號(hào)波形圖；

圖6-圖7是實(shí)施例中兩個(gè)接收探頭按順時(shí)針擊發(fā)分別接收的信號(hào)波形圖；

圖8-圖9是實(shí)施例中兩個(gè)接收探頭按逆時(shí)針擊發(fā)分別接收的信號(hào)波形圖；

圖中：1-發(fā)射探頭，2-接收探頭，3-連接帶，4-電纜，5-控制機(jī)，6-聲波接收器，101-隔振體A，102-控制模塊，103-線(xiàn)纜A，104-激振頭，105-激勵(lì)線(xiàn)圈，106-激振超磁體，107-壓縮泵A，108-進(jìn)水管A，109-貼壁囊A，110-出水管A，201-隔振體B，202-線(xiàn)纜B，203-進(jìn)水管B，204-出水管B，205-晶振體，206-封裝層，207-壓縮泵B，208-貼壁囊B。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明，但所要求的保護(hù)范圍并不局限于所述；

如圖1-3所示，本發(fā)明提供的超磁致伸縮式PS波探測(cè)裝置，超磁致伸縮式PS波探測(cè)裝置，包括聲波接收器6、發(fā)射探頭1和兩個(gè)接收探頭2，所述聲波接收器6上安裝有控制機(jī)5，聲波接收器6通過(guò)電纜4與第一個(gè)接收探頭2相連，第一個(gè)接收探頭2通過(guò)連接帶3與第二個(gè)接收探頭2相連，第二個(gè)接收探頭2通過(guò)連接帶3與發(fā)射探頭1相連。

所述發(fā)射探頭1包括縱截面為橢圓形的隔振體A101，隔振體A101中部嵌裝有控制模塊102，隔震體A101內(nèi)距底端1/3處安裝有激振超磁體106，激振超磁體106一側(cè)端部設(shè)有激振頭104，激振超磁體106外壁設(shè)有若干圈激勵(lì)線(xiàn)圈105，激勵(lì)線(xiàn)圈105下方嵌裝有壓縮泵A107，控制模塊102通過(guò)線(xiàn)纜A103分別與激勵(lì)線(xiàn)圈105、壓縮泵A107相連，控制模塊102上游通過(guò)線(xiàn)纜A103與所述控制機(jī)5相連，與激振頭104相對(duì)的另一端安裝有貼壁囊A109，貼壁囊A109外側(cè)露出隔振體A101，隔振體A101底部開(kāi)有與壓縮泵A107相連的進(jìn)水管A108，壓縮泵A107與貼壁囊A109之間開(kāi)有出水管A110。

所述接收探頭2包括縱截面為橢圓形的隔振體B201，隔振體B201內(nèi)安裝有壓縮泵B207，隔振體B201中部外壁設(shè)有弧形的晶振體205，晶振體205通過(guò)外壁的封裝層206封裝在隔振體B201內(nèi)，壓縮泵B207通過(guò)線(xiàn)纜B202與所述控制機(jī)5相連，壓縮泵B207與晶振體205通過(guò)線(xiàn)纜B202相連；與晶振體205相對(duì)的另一側(cè)嵌裝有貼壁囊B208，隔振體B201頂部開(kāi)有與壓縮泵B207相連的進(jìn)水管B203，壓縮泵B207與貼壁囊B208之間開(kāi)有出水管B204。

上述超磁致伸縮式PS波探測(cè)裝置的探測(cè)方法包括以下步驟：

(a)將探測(cè)裝置放入鉆孔起始深度位置；

(b)按控制機(jī)5上的貼壁開(kāi)關(guān)，使發(fā)射探頭1內(nèi)的控制模塊102控制壓縮泵A107工作將鉆孔內(nèi)的水或氣從進(jìn)水管A108抽入并由排水管A110排入貼壁囊A109內(nèi)，貼壁囊A109膨脹并與鉆孔內(nèi)壁相抵完成貼壁，而接收探頭2內(nèi)的壓縮泵B207同樣將鉆孔內(nèi)的水或氣通過(guò)進(jìn)水管B203抽入并通過(guò)排水管B204排入貼壁囊B208中，貼壁囊B208膨脹并與鉆孔內(nèi)壁相抵完成貼壁；

(c)通過(guò)控制機(jī)5控制發(fā)射探頭1按水平擊發(fā)，兩個(gè)接收探頭2分別進(jìn)行信號(hào)接收，接收后的信號(hào)在聲波接收機(jī)6內(nèi)形成波形圖，記錄Tpz1、Tpz2波形；

(d)通過(guò)控制機(jī)5控制發(fā)射探頭1按順時(shí)針擊發(fā)，兩個(gè)接收探頭2分別進(jìn)行信號(hào)接收，接收后的信號(hào)在聲波接收機(jī)6內(nèi)形成波形圖，記錄Tsx1、Tsx2波形；

(e)通過(guò)控制機(jī)5控制發(fā)射探頭1按逆時(shí)針擊發(fā)，兩個(gè)接收探頭2分別進(jìn)行信號(hào)接收，接收后的信號(hào)在聲波接收機(jī)6內(nèi)形成波形圖，記錄Tsf1、Tsf2波形；

按控制機(jī)5上的松開(kāi)開(kāi)關(guān)，貼壁解除抽出探測(cè)裝置并移動(dòng)至下一測(cè)點(diǎn)，重復(fù)步驟(a)-步驟(e)。

正反相位識(shí)別與雙時(shí)差分析計(jì)算PS波速度方法

①、將現(xiàn)場(chǎng)記錄從聲波儀傳至電腦上，每點(diǎn)一個(gè)文件；

②、打開(kāi)Tpz1、Tpz2波形，兩波形相似，相位相同，讀取時(shí)差△tp，Vp＝L/△tp；

③、打開(kāi)Tsx1、Tsf1波形，兩波形相似，相位反相，ts1相同；

④、打開(kāi)Tsx2、Tsf2波形，兩波形相似，相位反相，ts2相同；

⑤、計(jì)算△ts＝ts2-ts1，Vs＝L/△ts；

⑥、調(diào)入下一測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，重復(fù)上述②-⑤步驟。