超声波技术在建筑混凝土检测中的运用

由于对建筑工程质量的要求提升,建筑工程混凝土检测的重要性逐渐增强。超声波属于物探技术的重要组成部分,在建筑混凝土检测应用中具有检测效率高、检测结果准确等优势。文章在实际案例基础上,结合常见超声波技术及其在混凝土检测方面的应用原理,对超声波技术在建筑混凝土检测中的具体运用进行分析。

超声共振谱法岩石弹性参数测量研究进展

岩石弹性参数的准确测量对于地下资源的可靠评价和勘探开发具有重要意义。超声共振谱法基于共振频率与岩石弹性性质相关的原理,较传统方法如超声脉冲穿透法、应力应变法等,具有可重复测量、测量精度高、一次测量可获得全部弹性参数的优点,并且可用于不规则样品的测量,因此在岩石弹性参数测量方面拥有广阔的应用前景。该文主要综述了20世纪60年代以来超声共振谱方法的测量、正演方法和反演方法的发展历程,并分析了样品制备、测量方式和计算方法等因素对测量结果的影响,最后对近些年来该方法在测量方法、正演方法、反演方法、非线性测量及极端环境下的测量等方面的进展进行了总结及展望,对未来应重点关注的方向给出了建议,以期对于常规岩石以及页岩和海底矿物等非常规岩石的弹性参数测量方法的发展提供帮助。

基于混凝土缺陷超声检测的合成孔径聚焦成像

由于混凝土的随机性,超声波在混凝土中传播伴随着强烈的衰减、反射以及散射作用,回波信号信噪比低,带有损伤信息的有效反射信号同背景噪声混叠畸变。传统超声信号处理难以识别缺陷的具体信息,本文引入了频域合成孔径聚焦算法对超声回波数据进行成像处理,并开展了对混凝土空洞缺陷的数值模拟和试验研究,采用道内平衡处理方法,对混凝土深部信号进行了增强处理,提高了缺陷回波的质量,对多次自发自收数据进行了频域合成孔径成像处理,空洞缺陷的绕射波被收敛,提高了100 kHz超声波的检测成像效果;同时预制了双空洞混凝土试件,使用宽频带窄脉冲探头进行现场混凝土空洞缺陷超声波检测试验,结果与数值模拟结果基本吻合,证明了合成孔径聚焦技术能够使混凝土缺陷的绕射波得到了很好的收敛,有效提高了小孔径超声波探头的分辨率。

绿色建筑技术在老旧小区改造中的应用

我国经过几十年城市化进程,目前存在大量能效低下、设施陈旧和环境质量不佳的老旧小区,在国家“双碳”目标的驱动下,绿色建筑技术以其节约环保与舒适健康等特点在改善老旧小区中呈现巨大的潜力。研究内容主要包括4个方面,即外围护体系的节能改造、太阳能“光伏+”改造、海绵化改造和智慧化系统改造。同时,通过对成都市多个老旧小区的改造案例进行分析,展示绿色建筑技术在老旧小区改造中的实际效果,并强调政府支持和居民参与在改造过程中的重要性。研究结果表明,绿色建筑技术在老旧小区改造中具有显著的节能、环保和提高居住质量的效果,具有广泛的应用前景。

多波束和侧扫声呐在海底管线悬空检测中的应用

海底管线的悬空状态关系到海管的安全运营,是海管勘察的关注重点之一。为了准确探测海管的悬空状态,以渤海海域两条海管的悬空段为研究对象,开展了多波束测深和侧扫声呐的数据采集和处理,对比了两种方法探测管线与历史资料的水平距离、悬空长度以及悬空高度的差异。研究结果显示:非沟内悬空管线探测时,多波束所测数据与历史资料水平距离为0.12~0.67 m,侧扫声呐为0.39~1.16 m,两种方法所得悬空长度的差值为0.19~0.67 m,最大悬空高度的差值为0.09~0.14 m;沟内悬空管线探测时,多波束所测数据与历史资料水平距离为0.24~0.79 m,侧扫声呐为0.71~2.52 m,两种方法所得悬空长度的差值为0.35~0.92 m,最大悬空高度的差值为0.07~0.13 m。实验表明:两种方法均能有效识别悬空管线,但是针对非沟内悬空管线两侧有冲刷或沟内悬空情况下,特别是针对海况较差时,多波束精度显著高于侧扫声呐。建议根据项目要求,在条件允许情况下组合使用两种方法。

声波定位技术在燃气PE管道探测中的应用研究

声波定位技术应用于燃气地下PE管道探测,是一种较好解决燃气PE非金属管道探测定位的技术方案。这一技术的有效利用很好地解决了天然气非金属PE管道探测定位这一技术难题,也激发了国内管线探测行业广大科研人员的研发热情,并催生了国内相关仪器设备厂商自主研发、生产的国产化。

基于超声检测技术的铆钉缺陷信号特征研究

针对飞机进气道铆钉松动及断裂脱落打坏发动机等问题,该文通过使用D70超声波检测仪和频率为20 MHz、晶片尺寸为3.175 mm带延迟块的直探头以及用于调整探伤仪灵敏度的Ф4 mm、Ф4.5 mm、Ф5 mm铆钉人工缺陷对比试块,对比试块上人工缺陷位于铆钉头根部,用于验收的人工缺陷深度为0.6 mm,对多架次飞机进气道铆钉质量进行检测,得到不同状态铆钉的一系列超声波信号数据,总结裂纹缺陷回波与不同类型非缺陷回波的信号特征及其产生原因,有效实现进气道铆钉疲劳裂纹的检测,并及时更换有缺陷的铆钉,可以有效避免铆钉脱落打坏发动机的安全事故,最后为进气道铆钉超声检测提供参考,降低错探、误判的概率。

三维声纳技术在上海地铁深基坑工程渗漏检测中的应用

为了能在开挖之前对基坑围护结构的防水、漏水情况进行事先测试,排查出较为严重的渗漏点,将三维声纳技术用在上海地区的地铁车站基坑渗漏检测中。结果表明:预警等级为橙色渗漏点共计26处,是后续开挖过程中的重点观察位置;预警等级为红色渗漏点共计4处,说明基坑围护结构的防渗性能存在缺陷,建议施工方提前进行渗漏补强施工。后续又持续跟踪观测现场渗漏的情况,证实了三维声纳技术测试出的渗漏点位置与现场情况基本吻合。

基于瞬态瑞利波技术的地基强夯质量检测评价

在深入研究了瞬态瑞利波的基本原理和特性的基础上,通过对工程概况和试验布置的详细分析,系统性地进行了地基强夯质量检测评价。通过研究发现基于瞬态瑞利波技术的地基强夯质量检测评价方法不仅在理论上有着坚实的基础,而且通过实际工程的检测应用,取得了令人满意的效果,表明基于瞬态瑞利波技术对地基强夯质量进行的检测评价具备可行性和有效性。

改进Q-Learning输电线路超声驱鸟设备参数优化研究

超声波驱鸟是一种解决输电设备鸟害的重要手段,但现场使用超声波驱鸟器工作模式较单一,易产生鸟类适应问题。提出了一种改进Q-Learning输电线路超声驱鸟设备参数优化方法,针对涉鸟故障历史数据量少以及鸟类的适应性问题,将强化学习算法应用于输电线路超声驱鸟设备参数优化;针对传统强化学习算法在设备终端应用中存在收敛慢、耗时长的缺点,提出一种基于动态学习率的改进Q-Learning算法,对不同频段超声波的权重进行自适应优化。实验结果显示,改进Q-Learning算法最优参数的迭代收敛速度大幅提高,优化后驱鸟设备的驱鸟成功率达到了76%,优于传统强化学习算法模式,较好地解决了鸟类适应性问题。

浅地层剖面仪在海底管道检测中的应用与优化

为研究浅地层剖面仪在海底管道检测中的应用规律、特点及优化方式,以杭州湾海底管道为例,分析了资料采集和处理方面的关键问题。提出资料采集应选择合理潮时,测船侧舷中前部1/3处安装拖鱼并准确量取安装位置和入水深度,合理调整船速、船向和船姿等;资料处理时,可通过合理使用涌浪滤波改正以及辨析海底浮泥质、浅层气、双绕射曲线、非管道形成的绕射曲线等进行优化。应用结果表明:通过优化方案,可以更方便、准确地获得海底管道状态及相关数据,从而及时发现潜在问题。研究成果可为海底管道安全运行与维护提供数据支持和参考依据。

胶东栖霞地区西林断裂带深部结构特征与找矿方向

近年来,西林断裂带找矿勘查工作发现其深部显示出良好的金矿化前景,该断裂带有望成为胶东重要成矿区带之一并引领胶东金矿找矿方向的战略性转移。西林断裂带深部结构特征是制约该断裂带找矿取得突破亟需解决的关键科学问题。本次开展反射地震、可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、广域电磁测深及机械岩心钻探工作对西林断裂带深部构造特征进行揭露,识别了区内不同地质体的物性特征,推断了西林断裂带的深部空间展布形态,在600 m~800 m标高位置出现较为明显的高阻、低阻分带现象。通过钻探揭露,西林断裂带与围岩接触位置为610 m标高,验证了本次物探工作对西林断裂带赋存位置的推断并控制了西林断裂带的深部延伸情况,为西林断裂带进一步地质工作提供了地球物理依据。

超声波无损探测在得胜堡长城病害检测及修复中的应用

作为历史上重要的军事要塞,得胜堡古长城是典型的黄土夯筑长城,经历近500年的自然风化和人为因素影响,使其城墙的劣化和修缮极具代表性。本文采用超声波无损检测法对得胜堡四处城墙体表面及内部情况分别进行了探测。结果显示,未加修缮的劣化情况严重测区与保存良好测区、不同修缮方法修复后的测区探测结果有明显差异,其超声波首波声时、超声波波幅和超声波波速均有显著变化。此外,通过超声波波速平面等值线不仅可以准确定位病害区域,而且可以直观比较并得出采用逐层夯筑修缮法传统工艺对得胜堡墙体的修复效果比土坯砖垒砌法更佳的结论。超声波方法对古城墙的无损检测效果较好,能够为古城墙的内部病害分析和修补、加固及养护等性能监测提供可靠的数据参考。

声波检测技术在基坑支护结构安全性检测中的应用

为了给基坑支护结构安全性检测提供一种新的方法和思路,探讨了主要声波检测技术在基坑支护结构安全性检测中的应用。结果表明:声波检测技术可有效地检测基坑支护结构中的缺陷和裂缝,及时发现基坑支护结构中潜在的问题,并能有效监测基坑周边地下水位和土体变形情况。

超声波检测桩基缺陷之声波衰减影响因素分析

桩基缺陷会影响其结构稳定性,常采用超声波进行检测,而在超声波检测中,声波的传播特性受到多种因素的影响,进而出现声波衰减现象。为了分析声波衰减的影响因素,以某房建桩基工程为研究对象,基于声波基本方程展开分析,并对该工程的桩基缺陷进行检测,检测结果显示,3#桩基存在可疑空洞缺陷,4#桩基存在可疑夹泥缺陷,需对其进行进一步检测,以确定桩基缺陷的具体情况。研究表明:当弹性模量较小时,激发频率、混凝土粒径对衰减系数的影响较大;当弹性模量较大时,激发频率、混凝土粒径对衰减系数的影响较不明显。不同混凝土密度下的声波衰减系数差异较小,其间的最大差值不足0.01db/m,说明虽然混凝土密度会影响声波的衰减情况,但是其影响程度较小。

超声脉冲窄带激励的水泥环第二界面探测方法

如何评价水泥环的第二界面固井质量一直是声波测井领域的世界性难题。该文利用有限元方法研究了基于超声脉冲反射法的水泥环第二界面固井质量探测方法。数值模拟了不同声源脉冲宽度及不同声阻抗地层对第二界面超声反射回波的影响。研究结果表明采用窄带的激励信号源可有效提高水泥环第二界面反射波回波幅度,有望解决水泥环第二界面固井质量评价问题。制作了水泥环第二界面具有胶结缺陷的实验室样品及大型固井质量刻度井,在此基础上开展了基于窄带超声脉冲激励的实验室及刻度井群实验研究。实验结果表明满足水泥环第一界固井质量良好条件,采用窄带的超声脉冲回波技术可有效评价水泥环第二界面固井质量。

声波及井间层析与地震波衰减探究地面沉降机理——以成都地铁火车南站为例

利用场地内4个勘探孔,采用井间地震层析成像方法,并结合井间地震波衰减分析,查明了成都轨道交通18号线火车南站沉降原因。成都地铁火车南站基坑东侧泥岩声波速度比西侧低,且穿透泥岩的地震波低频能量强,高频弱,高频成份衰减大;而西侧穿透泥岩的地震波高频能量强,高频成份衰减小。说明基坑东侧,泥岩裂隙较发育,泥岩强度较低,西侧泥岩层则较完整。由于东侧有许多废弃地源热泵深井,泥岩在长期的热交换作用下使岩体产生物理风化。同时,地下水沿泥岩节理裂隙运动,进一步软化泥岩,降低岩体承载能力,导致地面沉陷。在传统的地震波层析成像中引入地震波衰减的分析更加有利于查明岩体性质,从而查明地面沉降病因,采取针对性的工程治理措施。

方位偶极声波远探测技术研究与应用

偶极横波远探测测井技术是当前缝洞型和复杂储层油气勘探开发和评价不可缺少的技术手段。常规偶极远探测技术受限于180◦方位的不确定性,难以判别缝洞等地质体的真实方位。采用双偶极错位发射多分量阵列接收研究偶极方位识别方法。首先以传统正交偶极模式获得地质体方位探测结果,再以45◦错位角发射偶极声波信号,通过多个邻近接收器的波形差的组合以及反射波在仪器孔径上的时间延迟来区分方位,进一步压制伪像干扰获得地质体真实的方位成像结果。针对弱反射信号,在硬件上,研究了多分量有源接收器阵列声系,有效提升了偶极声波信号信噪比,结合动态增益控制提升反射波幅度;研究了双偶极宽频发射器与多模式发射技术,提高偶极发射功率,保证了偶极声波信号在地层中的远距离传播与反射。数值仿真与实际测井数据表明,双偶极方位识别方法可行,有助于偶极横波远探测技术的进一步发展和应用。

慢速地层偶极声波远探测井眼成像发射频率优选

为了提高慢速地层偶极声波远探测丛式井邻井井眼成像的图像质量,优选了偶极声源的最佳发射频率。根据慢速地层中偶极辐射声场理论,计算偶极纵波辐射波能流和辐射指向性,分析它们随频率的变化规律,结合试验井测试和现场应用情况,确定适合浅层慢速地层邻井成像的偶极声源最佳激发频率为2.4 kHz。研究结果表明,在测井资料质量良好的情况下,采用该激发频率处理得到的邻井远探测成像图清晰可靠,对图中反射体进行识别,能够确定邻井相对测量井的距离和方位,利用此结果可以指导浅层丛式井邻井防碰。研究结果为开发过程中丛式井邻井防碰提供了新的技术手段。

随钻声波测井四极子发射换能器的设计

随钻四极子发射换能器作为随钻声波仪器的核心部件,其工作性能直接影响随钻地层横波的测量效果。提出一种基于金属基片结构的随钻四极子发射换能器,其一阶弯曲模式可用于随钻四极子声源。利用有限元法对该换能器进行了设计分析,结果表明在5 kHz附近存在一阶弯曲振动模态,其径向位移值分布及发射电压响应均优于现用的瓦片状四极子换能器,非常适合随钻四极子工作频率及声场的测量需求。针对一阶弯曲振动模态,数值模拟了几何尺寸对金属基片结构的四极子换能器性能参数的影响。换能器谐振频率随着陶瓷片厚度、陶瓷片高度、陶瓷片张开角度、金属基片厚度的增大而升高。最大发射电压响应随陶瓷片高度、陶瓷片张开角、金属片厚度的增大而升高;随着陶瓷片厚度的增大先升高后逐渐降低。金属基片采用铝片可以使换能器有较大的发射功率。数值模拟结果可以对随钻声波测井仪四极子发射换能器的设计提供参考。