CN102621222B

CN102621222B - 基于常时微动技术的混凝土结构物无损检测方法

Info

Publication number: CN102621222B
Application number: CN 201210127624
Authority: CN
Inventors: 蒋宇静; 王刚; 李博; 吴学震; 王春光
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2032-04-27
Also published as: CN102621222A

Abstract

本发明公开了一种基于常时微动技术的混凝土结构物无损伤检测方法，特征是包括步骤：①设置微动信号检测处理系统；②在衬砌完整性好的部位上安装三向微动传感器，将采集到的微动数据通过微动信号解调器传递给数据分析处理器，数据分析处理器将该接收数据作为基准数据；③在需要检测的部位上安装三向微动传感器，将采集到的微动数据通过微动信号解调器传递给数据分析处理器，数据分析处理器将该接收数据与基准数据进行对比分析，并根据结果对衬砌的完整性进行判定。本发明采集信号精度高，并可进行三方向微动信号的采集，利用衬砌的自振微动信号，不需要提供额外震源，可广泛应用于隧道、水电、边坡防护等混凝土结构物的健康检测。

Description

基于常时微动技术的混凝土结构物无损检测方法

技术领域

本发明涉及一种应用于混凝土结构物健康状态的诊断（检测）方法，具体地说是一种主要用于检测混凝土结构物健康状态的基于常时微动技术的检测方法。

背景技术

目前国内外应用于混凝土健康状态诊断的方法已有很多种，但基于常时微动技术进行混凝土健康状态诊断的技术未有报道。

我国70％的国土为山岭和丘陵地区，随着公路交通事业的发展，隧道的应用越来越广泛，建设规模越来越大。在过去很长一段时间内，由于受到当时经济条件和地质勘探水平的制约以及隧道设计、施工技术上的局限性，隧道运行多年后，往往面临产生衬砌开裂、混凝土脱空或者渗水等众多问题，严重影响着隧道的正常使用，威胁着过往车辆的安全行驶。

隧道衬砌健康状态的检测技术是进行隧道修复加固的首要前提。目前，用于隧道衬砌健康状态检测的方法主要有地质回弹法、雷达法、冲击回波法等。回弹法是最常用的一种无损检测方法，但回弹法只能测得混凝土表面的质量状况，其内部质量信息却无法得知。雷达法对混凝土内部缺陷可以准确定位，但容易受外界环境干扰（如金属管件、车辆等），且受钢筋低阻屏蔽的影响较大，其实际应用受到一定的限制。冲击回波法可测得混凝土内部缺陷及混凝土构件的厚度，但对混凝土内部纵向尺度较小的缺陷体的下界面却难于分辨。

发明内容

本发明的任务在于提供一种基于常时微动技术的混凝土结构物无损伤检测方法。该检测方法基于隧道衬砌常时微动的特点进行衬砌健康检测，不需要提供额外震源，具有适用性更强的特点。

其技术解决方案是：

一种基于常时微动技术的混凝土结构物无损伤检测方法，包括以下步骤：

①设置微动信号检测处理系统；微动信号检测处理系统包括三向微动传感器、微动信号解调器与数据分析处理器，三向微动传感器连接微动信号解调器，微动信号解调器连接数据分析处理器；最大测定加速度±30m/s2，测定频率范围 DC ~ 400 Hz,分辨精度为1mgal；

②在混凝土结构物衬砌完整性好的部位上安装上述三向微动传感器，将采集到的微动数据通过微动信号解调器传递给数据分析处理器，数据分析处理器将该接收数据作为基准数据；

③在混凝土结构物需要检测的部位上安装上述三向微动传感器，将采集到的微动数据通过微动信号解调器传递给数据分析处理器，数据分析处理器将该接收数据与上述基准数据进行对比分析，并根据对比分析结果对衬砌的完整性进行判定。

上述微动信号解调器为多路微动信号解调器，能够同时转换一个或多个三向微动传感器提供的微动数据信号。

上述数据分析处理器，能实时显示接收数据，以及通过内置程序对收集到的数据进行后期处理；并提供USB接口和打印机接口。

本发明具有以下有益技术效果：

本发明在隧道衬砌质量完整性好的部位采集常时微动数据，将该数据转换处理后作为基准数据；再在需要进行衬砌检测部位采集常时微动数据，将该数据转换处理后与基准数据进行对比，通过分析对比结果中的异常信息进行衬砌完整性判定。

本发明的优点如下：

1）不需要额外震源，抗干扰能力强。

2）采用三向微动传感器，具有轻质、安装简便、高精度特性。

3）采用多道微动信号解调器，可以根据需要连接一个或多个微动传感器。

4）采用的数据分析处理器，可对接收数据进行实时显示和处理、输出和打印。

本发明采集信号精度高（1mgal），并可进行三方向微动信号的采集，利用衬砌的自振微动信号，不需要提供额外震源，可广泛应用于隧道、水电、边坡防护等混凝土结构物的健康检测。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为本发明中的微动信号检测处理系统一种实施方式的结构原理示意框图。

图2为本发明应用于隧道混凝土结构检测时，测得的拱顶、侧壁和路面微动波谱图。

具体实施方式

结合附图1，一种基于常时微动技术的混凝土结构物无损伤检测方法，包括以下步骤：

步骤1，设置微动信号检测处理系统；微动信号检测处理系统包括三向微动传感器1、微动信号解调器2与数据分析处理器3。三向微动传感器通过数据线4连接微动信号解调器，微动信号解调器通过数据线4连接数据分析处理器。上述三向微动传感器本体采用市售产品即可；还以设置有保护壳，保护壳采用轻型金属材质，安装简便，抗干扰性强，可同时记录垂向、纵向和侧向的微动。优选地，上述微动信号解调器可为多路微动信号解调器，能够同时转换一个或多个三向微动传感器提供的微动数据信号。优选地，上述数据分析处理器，能实时显示接收数据，以及通过内置程序对收集到的数据进行后期处理；并提供USB接口和打印机接口。

步骤2，在混凝土结构物衬砌完整性好的部位上安装上述三向微动传感器，将采集到的微动数据通过微动信号解调器传递给数据分析处理器，数据分析处理器将该接收数据作为基准数据。

步骤3，在混凝土结构物需要检测的部位上安装上述三向微动传感器，将采集到的微动数据通过微动信号解调器传递给数据分析处理器，数据分析处理器将该接收数据与上述基准数据进行对比分析，并根据对比分析结果对衬砌的完整性进行判定。

附图2所示为本发明应用于隧道混凝土结构检测时测得的，完好及受损隧道拱顶、侧壁和路面在垂直方向的微动波谱；同时还可以测得轴向和横向的微动波谱，在此不再一一列出；根据测得隧道结构不同部位三个方向的波谱,即可通过震动工学的基本知识计算得到隧道不同部位，轴向、横向和垂直方向的微动数据；根据轴向、横向和垂直方向的微动数据即可计算得到隧道混凝土结构任意部位的整体微动数据，计算公式如下：

其中：

为隧道混凝土结构任意部位的整体微动数据；、

和

分别为：轴向、横向和垂直方向的微动数据。

在本实施例中，完好的隧道拱顶微动数据为2.75×10^-2gal*sec，受损的隧道拱顶微动数据为2.13×10^-2gal*sec；完好的隧道侧壁微动数据为5.47×10^-2gal*sec，受损的隧道侧壁微动数据为5.31×10^-2gal*sec；完好的隧道路面微动数据为3.19×10^-2gal*sec，受损的隧道路面微动数据为3.14×10^-2gal*sec。无论是通过波谱图，还是根据计算得到的微动数据，均可看出受损伤的混凝土结构和完整结构具有明显的区别。

以上所述实施例，只是本发明较优选的具体的实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种基于常时微动技术的混凝土结构物无损伤检测方法，其特征在于包括以下步骤：

①设置微动信号检测处理系统；微动信号检测处理系统包括三向微动传感器、微动信号解调器与数据分析处理器，三向微动传感器连接微动信号解调器，微动信号解调器连接数据分析处理器；

2.根据权利要求1所述的一种基于常时微动技术的混凝土结构物无损伤检测方法，其特征在于：所述微动信号解调器为多路微动信号解调器，能够转换一个或多个三向微动传感器提供的微动数据信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于常时微动技术的混凝土结构物无损伤检测方法，其特征在于：所述数据分析处理器，能实时显示接收数据，以及通过内置程序对收集到的数据进行后期处理；并提供USB接口和打印机接口。