工程CT层析成像是孔间（孔地）物探勘察的最有效方法之一，其基本原理是一发多收（弹性波、电阻率或电磁波），形成收发间射线网络，资料处理时将收发间地质剖面划分成N´M个网格。

该方法成像主要计算步骤有：

1.        网格划分，建立初始物理量（波速、电阻率或衰减系数）模型V；

2.        计算理论物理量与实际观测值的残差△t；

3.        建立并求解大型稀疏超定或亚定方程（以下以公式弹性波层析成像为例）：

                      A△V=△t

         式中，A为N´M阶Jacobi矩阵；△V为M维曼度（速度的倒数）修正列向量；△t为N维走时观测值与理论计算值之差。

4.        计算出△V后，对初始波速模型修正，重新代入上述1～4步，直至实测走时与理论走时之差小于预先给定的一个正数，即可成像输出最终结果。从而可直观地了解孔间介质的波速分布，借以解决地质问题。

      工程CT层析成像因为通过同一网络结点的收发路径多，采集的数据量大，其反演结果能比较真实地还原孔间（孔地）介质的物理量（波速、电阻率或衰减系数），所以该方法广泛运用于岩溶、空洞、断层、破碎带等的勘测。
基桩声波透射检测实例1

重庆某长江特大桥，声波透射检测该桩缺陷部位在14.0~14.4m（高程145.122~145.522m），上游剖面（1-2、1-4）缺陷段的实测声速为3718~3815m/s，下游剖面（2-3、3-4）缺陷段的实测声速为3963~4475m/s，说明上游侧缺陷程度比下游侧稍重。缺陷段所检测到的波形的动力学特征为波幅强烈衰减、首波频率降低、波速比该桩其它部位低6~21%。

      对声波透射检测出的缺陷段进行CT层析成像检测，检测点距为0.2米，测试深度范围为12.0~14.8米（高程144.722~147.522m），检测剖面为1-2、2-3、3-4、1-4。检测网络如图1所示。由层析软件计算结果如图2至图4所示。

      从CT成像剖面图分析，上游剖面（1-2、1-4）缺陷段的缺陷程度比下游剖面（2-3、3-4）缺陷段的缺陷程度稍重。上游剖面（1-2、1-4）在14.0~14.4m（高程145.122~145.522m）区域呈贯穿性低速异常带，波速最低为3300m/s，下游2-3剖面在14.0~14.4m（高程145.122~145.522m）靠2号声测管有局部低速异常区域，3-4剖面无明显低速异常区域。CT成像检测结果与声波透射检测结果吻合，CT成像检测进一步明确了缺陷在剖面间的分布（截面积占同高程桩身截面积的20~40%）。

      该桩缺陷部位已经过灌浆处理，并对该桩单独增加了承台等施工措施。

图1  射线网络图                        图2 1-2剖面CT成像

图3    1-4剖面CT成像                    图4  3-2剖面CT成像

基桩声波透射检测实例2 

某体育馆，基桩声波平测发现波形局部异常，经声波透射斜测、扇形测试和CT检测，最终确认其异常由于A、C声测管附近混凝土局部离析引起，工程分析为该处局部塌孔夹泥。其观测系统图及CT成像结果图分别如图5、图6所示。

图5   观测系统图                          图6  CT成像

基桩声波透检测实例3

     某工程基桩采用声透射检测发现缺陷，其位置对应于波列图波幅剧烈衰减处，如图7所示：

   

图7   波列图

经CT详测，明确了缺陷在剖面上的分布，CT成像剖面和解释剖面如图8所示：

图8  CT成像

   注：图中1、2、3、4、5为声测管编号;52、53、23无缺陷；CT检测的21、14、43、15、54剖面，混凝土离析区见图中阴影区域，离析区域深度为11.3~11.5m（自检测时混凝土表面起算，或自检测时声测管顶部向下0.92m起算）。施工单位根据检测单位建议，自桩顶钻一800mm孔至缺陷部位，验证了缺陷（施工时孔壁临长江侧渗水严重造成）并挖出缺陷混凝土重新灌注，重检测合格，未耽误工期。