大型预应力混凝土立墙内裂缝检测与成因浅析

针对某大型调水工程的双向预应力混凝土立墙内出现劈裂问题,在分析立墙结构特点的基础上,采用冲击映像法对裂缝的平面分布、严重程度以及损坏区域所占比例等进行了详细检测和成因分析,并通过取芯检验和带预制缝的有限元法数值模拟,验证了检测结果和分析结论.成功获取的56个芯样显示,冲击映像法对内部裂缝分布范围的检测精度高,分辨率好,检测结果为立墙的修复提供了可靠的基础资料.现场检测和数值模拟显示,容纳预应力钢筋的波纹管注浆不密实,内部积水在冬季冻胀是引起混凝土内部劈裂的根本原因,为我国北方寒冷地区后张法预应力结构物波纹管注浆作业质量控制的重要性和注意事项提供了例证.

高密度面波勘探和小型台阵地脉动观测在西部地区地震防灾中的应用

鉴于我国西部地区地震防灾需要一种简便快速、低成本的地下构造调查方法,本文利用对甘肃岷县漳县地震灾害科考机会,对高密度面波勘探和小型台阵地脉动观测在西部山区地下构造调查中的有效性进行了试验.试验选取房屋倒塌和滑坡等不同灾害类型以及不同地质条件的场地进行;2种方法的数据采集都使用普通小型便携式面波仪和4 Hz地震检波器,其中,小型台阵采用底边长16m的正三角形台阵,观测时间约30分钟.试验结果显示,高密度面波勘探能够探测地下约30～40m以内的剪切波速度构造,小型台阵探测深度稍深,约为40～50m,但是浅层分辩率较低.试验还显示,两种勘探方法使用同一台普通面波仪和地震检波器,设备小、成本低、便于携带,非常适合西部地区地震防灾之地下构造调查.

高速铁路线下结构典型病害分析及快速无损检测方法研究

随着我国高速铁路运营时间的增长和运营里程的加大,高铁线下结构出现了贯穿裂缝、层间离隙、脱空汲水等病害现象。其中CA砂浆层由于施工工艺、高速荷载及负压等影响出现了较普遍的层间离隙现象,局部还存在离缝及破损等病害,此类病害有可能引起列车振动的增大、噪音以及高速行驶时的安全隐患。针对高铁线下结构CA砂浆层病害的特点,基于弹性波在多层介质中的传播特性,结合现场可操作性以及检测速度的要求,提出了一种基于弹性波的检波器阵列式组合的快速检测方法。通过三维有限元数值模拟以及现场测试,对该方法的关键技术问题,包括评价标准、检测精度以及检测效率进行了研究。结果表明该方法可有效检测CA砂浆层层间离隙的空间分布,具有数据采集方便、检测速度快、检测精度高等优点。

冲击映像法在渡槽竖墙空鼓裂缝检测中的应用

某大型调水工程渡槽波纹管灌浆不密实、注浆封堵不严使其内部积水,冬季波纹管冻胀导致渡槽竖墙内部破裂产生空鼓裂缝。受钢筋网密布和波纹管存水的影响,超声法、电磁法均无法有效检测到空鼓裂缝。本文介绍了选用冲击映像法对渡槽竖墙空鼓缝分布范围的检测。经钻芯取样验证,检测结果真实可靠。

一种针对岩土工程缺陷检测问题的冲击映像方法及应用研究

采用各种探测手段揭示目标介质内部构造的信息一直是工程界所关心的重要课题。以弹性波在不同介质交界面传递特性为理论基础,明晰冲击映像检测方法的基本原理。采用有限差分数值模拟方法,针对含有低速夹层的水平层状介质模型,获得各工况下响应波形数据,并对其进行振幅大小、主频能量及时频分析,从而揭示当低速夹层介质的物理参数改变时,在模型表面一定位置所接收到的响应波形的振幅、频谱及时频的变化规律,验证冲击映像检测方法有效性和精确性。在数值计算的基础上,将冲击映像法应用于天津滨海海河沉管隧道底板注浆效果检测分析,根据现场采集的实测响应波形数据,通过对响应波形可视化处理、频谱分析及时频分析,比较注浆前、后的弹性波特性变化,实现对沉管隧道底板注浆效果的综合评价,获得了良好的检测效果。

基于横波冲击映像法的水闸底板脱空缺陷检测

某水利枢纽下游侧存在渗水、冒水等严重问题,采用横波冲击映像法对进水闸底板与基础围岩脱空情况进行探查,结果表明该法不受水和钢筋网等因素干扰,为修补加固设计方案提供可靠基础资料。文中阐述了检测方法原理、设备及检测过程,给出了数据处理流程,通过数值模拟制定脱空标准,完成闸底板脱空缺陷分布图。检测结论:(1)水闸底板存在脱空,部分底板脱空区形成渗漏通道,造成下游侧涌水;(2)脱空率大于20%的闸底板,需要及时进行灌浆处理,中等程度脱空的闸底板,还需做进一步探查,其他的脱空不严重水闸底板无需处理;(3)建议对水闸进行垂直变形和水平变形监控,严格控制最高运行水位,防范水闸塌陷和下滑。横波冲击映像法为类似工程缺陷问题的探查提供了借鉴。

高铁多层线下结构病害全波场无损检测方法与技术

为了评估全波场无损检测方法在高铁线下结构病害检测中的效果,进行了砂浆层缺陷与路基顶部缺陷2种情况下的三维有限元数值模拟分析,明确弹性波在多层线下结构中的传播特性.开展了预埋缺陷的1∶1的高铁模型试验,通过对采集数据进行分析与处理,评价缺陷的位置及空间分布.结果表明,弹性波在多层结构中传播,遇缺陷时其传播能量增大,卓越特征亦放大.现场检测结果与预埋缺陷位置及空间分布相吻合.这表明在高速铁路多层线下结构病害检测中全波场无损检测方法效果较好,并有巨大的发展空间.

高密度面波法在堆石体结构密实度检测中的应用

针对高密度面波法在堆石体结构密实度检测中的检测指标及评价标准问题,基于堆石体结构的典型功能层结构建立2维有限元模型,综合考虑了不同密实度类型,模拟高密度面波检测过程,并对数值模拟结果进行频散分析,建立在不同密度堆石层中波的传播速度与堆石体结构密实度的相关关系.以吴淞导堤堆石坝为对象,实施高密度面波法现场数据采集及分析,详细介绍了堆石体结构检测中的实施过程及数据处理方法,通过频散分析及构造反演,得到导堤结构的速度-深度分布,并利用速度-密实度相关关系对导堤结构密实度的空间分布进行了评价.

全波场映像技术以及其在高速公路路基缺陷检测中的应用

针对高速公路运营中的路基长期稳定性问题,研发了检测高速公路路基缺陷的全波场映像技术,即一种无损检测技术,主要由单点激发-单点接收的数据采集系统和三维全波场成像系统组成。为评价该技术应用于高速公路路基缺陷检测的准确性,首先使用有限元动力分析方法进行三维数值模拟。在研究三维缺陷模型中全波场传播特性的基础上,对响应波形的频谱特征进行详细分析,在此基础上合成的成像图显示缺陷区域位置与其在模型中的位置及区域大小相吻合。然后在实际预先设置缺陷的等比例高速公路路基模型上开展试验验证,试验结果证明了该技术的准确性,及其在检测高速公路路基缺陷区域及位置上有良好的应用空间。

冲击映像方法在水工结构渗漏病害检测中的应用

冲击映像法作为一种基于弹性波反射原理的无损检测方法,具有检测速度快、结果直观可视的特点,能够快速的评价地下介质沿垂直和水平方向的变化。针对水工结构及其下部基础的特点和常见病害,以弹性波在多层介质不同交界面的传播特性为理论基础,采用有限元动力法分析弹性波传播特性与缺陷位置、缺陷大小的相关性,特别关注介质表面的冲击响应能量与缺陷位置、大小的关系,明确介质中缺陷的平面分布情况,评价了该检测方法的误差影响因素。在此基础上,以具体水工结构渗水病害检测工程为背景,详细探讨了适用于水工结构检测的数据采集、分析、结果修正和结果可视化处理的方法,最后评价了缺陷分布和可能存在的渗透路径。

高密度面波探测在隧道混凝土质量检测中的应用

从频率特性和现场环境下的可操作性等方面优化震源激发方式,决定各部分设备的类型和技术指标,优化检波器设置方式以及检波器阵列组合关系,决定适合隧道快速无损检测的设备和施工方法,对天津市引滦入津输水隧洞进行现场表面波勘探检测.通过现场取样、室内样品测试,研究各种混凝土配合比下的弹性波速度和单位体积强度对应关系.对现场检测结果和现场取样结果进行对比分析,综合判断1~2 m范围内混凝土的劣化、剥离、围岩松动以及是否形成了空洞,最终建立表面波勘探无损检测法的判别标准.结果显示,该方法穿透深度大、不受钢筋影响,能够快速、准确地进行隧道混凝土质量的检测.

埋地压力输水管道渗漏噪声监测试验

为研究渗漏引起压力输水管线振动的在线监测方法及其应用,利用大型水压试验机进行了模型试验。试验时,用水压试验机模拟管道水压环境,并通过开启管道中部的射流孔以模拟渗漏,然后测量和分析管道振动情况。试验使用了3组检波器,分别固定于管道外壁、内壁和悬浮于水中,共测试了4种压力和4种不同直径管道渗漏程度。试验数据显示,无论是悬浮式还是固定式检波器,都能有效地监测到渗漏引起的管道振动,管道振动强度与管内压力以及射流孔大小呈正比关系。

中国沿海及内陆地区长周期脉动特征分析

地脉动台阵观测作为一种低成本的剪切波速度构造探测方法,预计将在中国地震灾害预防中起到重要作用。为了研究地脉动台阵观测中长周期信号的特征以及中国长周期地脉动的特点和适用性,开展了中国从沿海到内陆地区地脉动信号的观测和分析,探查由沿海到内陆地区地脉动的变化规律以及内陆地区广域的地脉动特征,发展适合于我国内陆地区的基于地脉动的地下构造勘探方法,在中国大陆上海市、西安市、天水市及兰州市进行了长周期地脉动观测。现场试验结果表明,上海地脉动特征与日本关东平原地区的观测结果类似,可以认为在海岸地区深部结构调查的地脉动台阵观测有良好的适用性。然而,西安、兰州、天水长周期地脉动能量只有上海的千分之一,因此需要进一步研究更加灵敏的仪器性能和更加稳定的观测方法。

大型压力输水管道泄漏监测方法的试验研究

为研究一种针对大型压力输水管道泄漏问题的在线监测方法,设计了4种不同压力工况(0.2 MPa、0.4 MPa、0.6 MPa、0.8 MPa)和4种不同泄漏孔直径工况(2 mm、4 mm、8 mm、14 mm)的管道模型试验。试验通过控制阀门开闭、阀门孔径大小和输水管压力变化来模拟实际运行管道的泄漏状态,并用水声检波器采集泄漏状态和非泄漏状态下的管道噪声数据来比较信号差异。经过分析,推导出了泄漏孔面积、管道压力与管道噪声信号振幅三者的关系。试验结果表明,通过利用水声检波器监测管道噪声变化进而监测管道泄漏是可行的,且泄漏信号主要由偶极子声源组成,泄漏状态下振幅随泄漏孔面积和管道运行压力均呈幂函数的关系增长。

面波勘探和台阵地脉动观测相结合的地基调查法及其在松江古照壁保护中的应用

通过对高密度面波勘探和台阵地脉动勘探的频散分析算法的理论分析,推导出了2种勘探数据频散分析目标函数的统一表达式.根据该结果,用加权函数将2个目标函数结合起来,联合分析2种数据得到一条由高频到低频的完整的频散曲线;反演该频散曲线就可得到由地表到大深度的地下构造.将该方法应用于松江古照壁文物保护之地基勘查,为建立地震响应分析模型提供了由地表到40m深处的横波速度构造.该方法是一种简便快速并兼顾浅层精度和勘探深度的工程地质调查方法.

基于弹性波理论的高铁线下结构病害快速检测方法

基于对高铁线下结构及其病害的调查与分析,将高铁线下结构简化为二维的多层层状结构,以此为基础建立高铁线下结构二维缺陷模型,采用有限元动力法分析弹性波的传播特性,特别是其波形能量、卓越频谱特性.研究不同缺陷类型时弹性波的传播特性的变化规律,建立两者间的定性关系.在此基础上,针对高铁线下结构常见的两种病害类型开展1∶1比例尺模型试验研究,探讨了数据采集、分析及成果可视化等研究方法,评价了预设缺陷的空间分布.

基于三维地震映像法的地铁盾构区间孤石勘探及其应用

球状或块状花岗岩不均匀风化残留的风化核(俗称"孤石")在我国南方沿海城市普遍发育。"孤石"经常导致盾构刀盘卡住及损坏,且可能引起地表的隆起等问题,因此在盾构施工前对"孤石"进行探测便于提前处理,是地铁工程勘察的难题。孤石与周围土层波阻抗不同的特点为地震映像法在孤石勘探中的应用提供了理论依据。本文首先介绍三维地震映像法的基本工作原理及方法;其次,建立含有孤石的三维地层模型,模拟三维地层中的地震映像法试验,研究不同位置测线的波形剖面图规律,结果表明:当测线在孤石投影区域内的时候,会产生明显的反射波和绕射波,可清晰观察到孤石的存在,经过数据处理后可确定孤石平面性状及埋深;最后,利用该方法对厦门地铁盾构区间的孤石进行勘探,当发现波形异常,揭示反射频率明显变低、振幅增强、有震荡现象和类似于短弧形的同相轴时,可判断为地下孤石。通过对比勘探结果与钻孔资料,验证了该方法的可靠性。本文提出了地铁孤石的探测及三维成像方法,供类似地区进行地质勘探借鉴。

基于高密度面波技术的堆石坝密实度检测初探

堆石坝密实度是评价其质量好坏的重要指标。本文以高密度面波的基本原理为基础,建立了不同密实度堆石体的数值模型,采用有限元数值模拟法,研究面波在堆石体结构中的传播特性,建立了堆石体密实度与面波速度的关系曲线,并对已建水库的堆石坝进行了工程应用,同时论述了有限元数值建模和检测数据处理流程。可得出:(1)考虑基阶模态的反演分析时,堆石坝体密实度与面波波速成抛物线性关系,与材料的弹性模量相关性不大;(2)对已建堆石坝内部密实度进行快速的无损检测,并实现定量评价,可作为已建堆石坝压实质量评价的依据。

基于电测法的路基土物理性质室内测试方法研究

路基土在长期服役过程中性能会发生衰变,其中含水率及压实度是路基施工时的重要控制指标,因此,土体的含水率控制及压实质量是关系路基性能评价的关键因素。为了弥补现有检测方法的不足,基于四极电测量法研发了一种土体物理参数室内快速测试装置,通过改变含水率对不同压实度土样的电阻率、极化率变化进行了一系列室内试验,得到了其相关关系及变化趋势,分析了含水率、压实度对电参数的影响,提出了依据土含水率、压实度计算电阻率、极化率的计算公式,探讨了测试方法的可行性。结果表明:不同地区土的电阻率均随含水率、压实度增加而减小,极化率随含水率、压实度的增加而增大,不同压实度下,土的电阻率、极化率随含水率变化分别呈现相似指数、对数特征;对于天津王庆坨地区壤土,压实度在84. 47%~94. 41%范围内,含水率从15%变化至20%时,电阻率下降为原来的1/3~1/2倍,极化率增大为原来的1. 4~2. 3倍,得到了室内拟合公式;实际工程中,电阻率法更适用于土体含水率检测,极化率法更适用于土体压实度检测;综合应用电阻率、极化率指标对于路基工程具有较好的勘探前景。研究成果将为路基土的工程性质检测及评价提供理论基础。

顶管施工中管壁与围土间不同接触关系的冲击响应特征

为研究冲击映像法在顶管施工泥浆套检测中的应用,根据顶进过程中的相互作用机理,将管壁与围土间的接触关系总结为4类:管壁–围土、管壁–空气–围土、管壁–水–围土、管壁–泥浆–围土,并通过数值仿真模拟了不同接触关系下冲击震源作用于管道内壁时的冲击响应波场特征。研究表明,不同接触关系下波形特征有较为明显的响应差异,通过分析波形的能量大小和频谱特性可判断出管道与围土之间的接触状态。当管壁与围土密实接触时,波形振幅较小且频谱分布窄;而当管壁与围土间有其他介质填充时,波形振幅较大,频谱中出现多个峰值。同时,现场检测试验分析结果显示,冲击响应强度能快速评价环形空间内介质可能的分布情况,并初步判定管壁与围土间的接触关系,再结合数值模拟规律即可更好地应用于实际工程检测中。