A1040 MIRA 3D混凝土三维超声波成像仪应用于煤岩石试样结构检测

一、项目概况

受某单位委托采用A1040 MIRA 3D超声波断层扫描仪对煤岩石试样结构质量进行评估，此次检测项目为煤岩石试样爆破后结构内部形态变化。

图1

二、检测内容及主要检测设备

1、检测内容

煤岩石试样爆破后结构内部形态变化；

2、主要检测设备

此次采用的设备是德国ACS公司研发生产的A1040 MIRA 3D混凝土三维超声波成像仪，由北京安仕通科技发展有限公司代理并提供技术支持和售后服务。A1040 MIRA 3D混凝土三维超声波成像仪是目前先进的仪器设备，用于测试混凝土结构单元内部存在的缺陷，并以三维图形或层析图片进行显示。设备利用由一系列干燥点接触式传感器组成的天线，发射剪切波到混凝土中，然后接受反射回来的剪切波，形成一发一收超声波技术通过SAFT进行成像。电脑主机根据原始数据，创建检测单元的三维图形。设备见图2所示。

  图 2 检测设备（A1040 MIRA 3D超声波断层扫描仪）

三、检测数据处理分析

1. 煤岩石未爆破前结构

完整结构如图3所示，结构厚度为300mm，中间结构为煤层，通过检测如下图所示：  

图3  煤岩石结构及检测图像

检测说明：

根据煤岩石结构及软件处理后的图形，可清晰显示结构内部形态，其中孔道及部分分层剥离可清晰显示，结构后壁（超声波底波）清晰显示，结构内部较完整。图形完整的显示了内部形态。由于砂浆层与煤层的结构强度基本一致，故未在结合面处显示结构分层。

2.  煤岩石爆破后结构

2.1  3号试块

3-1                                                                                    3-2

3-3                                                                                   3-4

检测说明：

3号试块在砂浆层（3-1、3-2、3-3）三个侧面检测后通过图形可看出内部的裂缝走向及分布，除裂缝外内部存在较多的不密实区域。在煤层结构面（3-4）检测后无有效信息，通过参数调整未获得良好的内部图像，主要原因为煤层结构较薄且超声衰减较大。

2.2  8号试块

8-1                                                                                   8-2

8-3                                                                                   8-4

检测说明：

8号试块在砂浆层（8-2、8-3、8-4）三个侧面检测后通过图形可看出内部的裂缝走向及分布，除裂缝外内部存在较多的不密实区域。8-1煤层面检测，通过检测图形可看出结构内部不密实，主要原因为结构的材质原因以及结构较薄，较难得到有效的信息。

四、总结

（1）A1040 MIRA 3D混凝土三维超声波成像仪由于采用超声波横波成像，由于超声波横波的特性，对于空气及水中无法传播，这有助于检测结构内部的裂缝以及分层等病害。此次结构检测可看到结构内部的裂缝分布以及内部的较小的空洞等。

（2）A1040 MIRA 3D混凝土三维超声波成像仪独特的E-BOOSTING功能，可以有效的检测高衰减材料，但由于试块结构中的煤层较薄较小结构且受到爆炸冲击，内部已经松散，另外结构内部受侧壁干扰信号影响较大，故未能得到有效内部信息。

（3）A1040 MIRA 3D混凝土三维超声波成像仪是利用合成孔径成像原理，回波波幅成像，波幅与颜色相匹配，波幅越大图像越红。设备对于非同种材质、空洞、裂缝及不密实结构的敏感性较强，在俩层不同介质、空洞、脱空以及横向裂缝等振幅会变大，所对应的成像图形会变红，根据其原理能很好的检测出以上结构病害。

（4）只需要一个测面即可进行干耦合测试，被测物体内部结构可视化，显示物体内部结构的剖面图、3D图像和结构体的各个角度视图。检测直观，相对于地质雷达、冲击回波等方法检测精度更高、更容易识别，检测结果准确。

产品链接：A1040 MIRA 3D混凝土三维超声波成像仪