[發(fā)明專利]用于襯砌結(jié)構(gòu)背后脫空程度的檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910108424.2
• 申請(qǐng)日: 2019-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN109765303B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍士國;唐海翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/46
• 分類號(hào): G01N29/46;G01N29/04
• 代理公司: 湖南喬熹知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43262
• 代理人: 安曼

本發(fā)明公開了一種用于襯砌結(jié)構(gòu)背后脫空程度的檢測(cè)方法，該方法通過在待測(cè)襯砌外進(jìn)行聲波檢測(cè)，將接收的脈沖回波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再從聲波信號(hào)頻域圖中提取基于頻域信號(hào)的特征參數(shù)，將提取的特征參數(shù)計(jì)算頻能密度比α，從而判斷襯砌結(jié)構(gòu)背后脫空程度。本發(fā)明提供的用于襯砌結(jié)構(gòu)背后脫空程度的檢測(cè)方法是對(duì)隧道中的襯砌進(jìn)行聲波檢測(cè)；將所接收到的聲波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；從頻域圖中提取一種基于頻域信號(hào)的特征參數(shù)；將該參數(shù)定義為頻能密度比α，從而判斷襯砌是否脫空以及脫空程度大小。該方法流程簡單，優(yōu)勢(shì)明顯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種檢測(cè)方法，涉及工程結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及隧道襯砌背后脫空程度的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

最近十幾年，中國的鐵路與公路建設(shè)迎來了高速發(fā)展期。但是由于地域的廣闊和地質(zhì)條件的復(fù)雜多變，在許多山區(qū)地區(qū)建設(shè)難度大大增加。隧道作為地下工程中一種主要結(jié)構(gòu)形式，很好的解決了這一工程問題。隧道的應(yīng)用不僅縮短了行車距離，提高行駛效率，而且對(duì)自然環(huán)境也起到了一定的保護(hù)作用。

但是隧道工程多位于地下，在施工過程中具有隱蔽性，復(fù)雜性以及不確定性，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題往往會(huì)帶來嚴(yán)重的工程事故。洞身襯砌是沿隧道洞身周邊用鋼筋混凝土修筑的支護(hù)結(jié)構(gòu)，用來承受圍巖的壓力，防止圍巖變形，襯砌背后脫空是一種常見的隧道質(zhì)量問題。圖1為無空洞的隧道結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為存在空洞的隧道結(jié)構(gòu)示意圖。由于現(xiàn)有技術(shù)的局限性，因?yàn)橐r砌灌漿過程的隱蔽性，注漿壓力不夠或者鋼筋的屏蔽作用都可能導(dǎo)致襯砌與圍巖發(fā)生脫空的現(xiàn)象，如圖2所示。當(dāng)襯砌結(jié)構(gòu)存在空洞時(shí)，襯砌結(jié)構(gòu)的承載力會(huì)下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)失效，因此襯砌結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢測(cè)尤為重要，若不能及時(shí)檢測(cè)出這些空洞的存在，有可能造成巨大的工程問題并帶來巨大的損失。

聲波檢測(cè)作為一種有效的無損檢測(cè)方法，廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的內(nèi)部缺陷檢測(cè)。聲波法具有激發(fā)容易、檢測(cè)工藝簡單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。并且根據(jù)不同的檢測(cè)對(duì)象可以選用不同頻率的聲波來進(jìn)行檢測(cè)。研究表明，能夠描述結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的信息很多隱藏在聲波儀所接收到的回波信號(hào)中，國內(nèi)的一些研究人員針對(duì)用聲波法進(jìn)行隧道無損檢測(cè)開展了相關(guān)檢測(cè)研究。如中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種隧道襯砌混凝土脫空的檢測(cè)方法，該方法是首先按隧道襯砌混凝土的施工工藝制作一塊隧道襯砌混凝土標(biāo)準(zhǔn)模塊，然后測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)模塊的聲波反射參數(shù)，以該聲波反射參數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)；然后再在待測(cè)襯砌混凝土表面布置一組測(cè)點(diǎn)，在各測(cè)點(diǎn)安置聲波頻率收發(fā)拾震器，聲波頻率收發(fā)拾震器與聲波頻率發(fā)射接收儀連接；通過聲波頻率發(fā)射接收儀測(cè)量待測(cè)襯砌混凝土各測(cè)點(diǎn)的聲波反射參數(shù)，并將各測(cè)點(diǎn)的聲波反射參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果得出各測(cè)點(diǎn)處襯砌混凝土的脫空情況。其需要制作實(shí)驗(yàn)試塊，并且試塊與實(shí)際工程情況有較大的差別，不能判斷脫空的大小程度。

但是對(duì)于如何定量的檢測(cè)出空洞的性狀方面的研究不多，準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的尺寸是聲波檢測(cè)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，是現(xiàn)在工程結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域急需解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于襯砌結(jié)構(gòu)背后脫空程度的檢測(cè)方法，通過提取頻譜數(shù)據(jù)中的特征參數(shù)(如聲波信號(hào))進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)背后脫空程度的精確檢測(cè)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

用于襯砌結(jié)構(gòu)背后脫空程度的檢測(cè)方法，包括如下步驟：

步驟a)在待測(cè)襯砌部位激發(fā)脈沖波，接收待測(cè)襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)部反射的脈沖回波信號(hào)；

步驟b)將步驟a)所得的脈沖回波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算聲波信號(hào)頻域圖的相鄰峰值對(duì)應(yīng)的頻率得頻量密度E_f；

步驟c)將步驟b)所得頻量密度E_f進(jìn)行對(duì)比，判斷所測(cè)襯砌部位的背后脫空程度。

優(yōu)選地，通過公式(1)計(jì)算頻量密度E_f：