CN105911139A - 对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对高速铁路线下结构进行无损检测的装置，包括：利用m×n个传感器，布置成m列×n行传感器阵列，每个所述检波器对应地设在每个所述交点上；记录仪，所述记录仪分别与m×n个所述检波器相连；其中，m与n均为大于等于2的自然数。根据本发明对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置，其利用横向带、纵向带将检波器连接呈一可移动的整体，克服了现有技术中存在的检波器设置、回收和移动花费巨大的人力和时间，影响作业效率，长时间占用轨道板影响高铁交通和安全的问题。

Description

对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置
技术领域
本发明涉及混凝土结构检测领域，具体涉及一种对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置。
背景技术
在我国，高速铁路是现代化交通运输方式中不可或缺的一部分，它对于缩短城市之间的距离、推动区域协调发展具有重要意义。相对于传统铁路运输方式，高铁具有运输速度快、运能大、污染低、安全准时等优点。在高速铁路的快速安全运行中，其多层线下结构(主要包括无砟轨道轨下各结构层及路基本体等)是直接承载高速列车，保证高密度、高时速列车安全行驶的基本硬件结构。而近年来，随着列车的提速和铁路货运量的增长，高铁线下结构出现的损伤和病害问题也越来越严重。如2007年开通的遂渝线，轨道板下部出现明显开裂，造成行车过程中框架汲水，对结构的整体性能造成严重影响。因此，如何快速准确地检测高铁线下结构的病害和缺陷，成为目前土木工程中亟待解决的课题。
通常的弹性波勘探数据采集是把多个检波器(一种接受地震波的传感器)以一定间隔埋入或插入地下，然后激发弹性波并接收和记录数据，最后回收检波器，移动到下一个位置重复以上过程，直到一条测线采集完毕。为了不出现漏检高铁线下结构的风险，高铁下线结构风险检测不仅需要沿测线连续采集数据，且检波器间距和侧线间距都很小，一般都约为0.5m以下，所以检波器设置、回收和移动花费巨大的人力和时间，严重影响作业效率。特别是在高铁轨道板上如何设置检波器是一个难点，长时间占用轨道板也会严重，影响高铁交通和安全。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明旨在于提出一种准确高效的对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置。具体技术方案如下：
一种对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置，包括：m个横向带，m个所述横向带间隔布置；n个纵向带，n个所述纵向带间隔布置，每个所述纵向带与每个所述横向带均相交以形成m×n个交点；m×n个检波器，每个所述检波器对应地设在每个所述交点上；记录仪，所述记录仪分别与m×n个所述检波器相连；其中，m与n均为大于等于2的自然数。
根据本发明对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置，其利用横向带、纵向带将多个检波器组成一个可移动的整体，克服了现有技术中存在的检波器设置、回收和移动花费巨大的人力和时间，影响作业效率，长时间占用轨道板影响高铁交通和安全的问题。
另外，根据本发明上述实施例的对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个示例，还包括m×n个连接板，每个所述连接板设在对应的每个所述交点上，以将对应的每个所述横向带与对应的每个所述纵向带相连，每个所述检波器对应地设在每个所述连接板上。
根据本发明的一个示例，所述连接板为铝板，所述铝板的底面具有向下突出于所述横向带和/或所述纵向带多个凸点。
根据本发明的一个示例，还包括拖曳带，所述拖曳带分别与n个所述纵向带的第一端相连。
根据本发明的一个示例，还包括弹性波激发装置，所述弹性波激发装置为锤子。
根据本发明的一个示例，m取值范围为2～6，n取值范围为4～8。
根据本发明的一个示例，相邻两个所述横向带之间的间距为d1，相邻两个所述纵向带之间的间距为d2，其中，d1＝d2＝0.1～0.4米。
根据本发明的一个示例，所述检波器为弹性波勘探用检波器或三分量检波器。
根据本发明的一个示例，所述记录仪为勘探用地震仪。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置的示意图(一)；
图2为本发明实施例对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置的示意图(二)；
图3为本发明实施例对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置与高速铁路线下结构的位置关系示意图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示的一种对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置，包括：m个横向带100，n个纵向带200，m×n个检波器300，记录仪(未示出)。
具体地说，m个横向带100间隔布置。
n个纵向带200间隔布置。每个纵向带200与每个横向带100均相交以形成m×n个交点。
每个检波器300对应地设在每个交点上。
记录仪700分别与m×n个检波器300相连。
其中，m与n均为大于等于2的自然数。例如，m＝4，n＝6。
需要说明的是，纵向如附图1中的A-B所指示的方向，横向如附图1中的C-D所指示的方向。本实施例中，横向带和纵向带的材质为尼龙绳，当然也可以采用其它材质的带体。
在上述的横向带100和纵向带200的交点处设置有m×n个连接板400。每个连接板400设在对应的每个交点上，以将对应的每个横向带100与对应的每个纵向带200相连，每个检波器300对应地设在每个连接板400上。在本实施例中，连接板400为铝板，铝板的底面具有向下突出于横向带100和/或纵向带200多个凸点，以使检波器与高铁轨道板通过多个凸点相连。铝板材质较轻利于装置移动。
作为本发明实施例的进一步优选实施方式，还包括拖曳带500，拖曳带500分别与m个横向带100的第一端110相连。拖曳带前为牵引平台510。
如图2所示，本装置还包括弹性波激发装置800，弹性波激发装置800可以为锤子。锤子的质量可以为200g、150g或者100g，当然也可以为其他数值，锤击的激发点600位于横向带100延长线上，且激发点600与距离最近检波器300的距离在0.1m-4m时为最佳锤击距离，可以很好的反应轨道板与CA砂浆层的脱空关系。
如图3所示，本装置在高速铁路线下结构的布置示意图，在高速铁路的快速安全运行中，其多层线下结构(主要包括无砟轨道轨下各结构层及路基本体等)是直接承载高速列车，保证高密度、高时速列车安全行驶的基本硬件结构。为了更好地适用于高速铁路线下结构的检测，本实施例中的相邻两个横向带100之间的间距为d1，相邻两个纵向带200之间的间距为d2。d1和d2的取值在0.1至0.4，有利地，在本实施例中，d1＝d2＝0.2米。根据轨道板的尺寸来设置横向带100和纵向带200个数、间距，以使相邻两个检波器300之间的间距为20cm。如图1所示，横向可以设置4排，纵向可以设置6列，即，多个检波器构成4×6的检波器阵列，这样不仅能够与高速铁路结构尺寸大小相吻合，而且能够最好的利用地震采集系统的24通道数。
在本实施例中，检波器300可以采用弹性波勘探用检波器或三分量检波器，当然也可以选用其它具有相同功能的检波器，只要能够满足工作需求即可。优选的，记录仪700为勘探用地震仪。
下面根据本发明的对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置的工作过程进行进一步介绍。
如图1和3所示，首先在高铁轨道之间布置24个检波器300，以4×6的方式排列，相连两个检波器300的间距均为0.2m。检波器300使用固有频率100Hz的弹性波勘探用检波器或者三分量检波器。记录仪700采用普通勘探用地震仪并关掉高截频滤波器；激发装置采用质量250g的金属锤子；激发点离最近的检波器300之间的距离约2m；激发时用锤子在垂直于混凝土表面方向击打轨道板表面。
在采集完第一个数据后，装置为单点激发，多点网状接收系统。将检波器通过尼龙绳和铝板按垂直间距，水平间距排列成的阵列形式，在距离第一个检波器一定偏移距的锤击点1处进行锤击激发，每激发一次系统会记录一组波形数据文件随后锤击2点直到n点锤击结束。将所有检波器向前移动的距离，按上述方式重新锤击激发采集数据，直到整个测线测量完毕。
数据处理时首先用数字滤波滤掉100Hz以下的低频成分以消除人手按住检波器300时的颤动，然后利用位置重合的数据做关联把整条测线的所有数据叠加在一起。
本发明的数据处理过程为：激发弹性波，记录由检波器采集到的瑞雷面波和/或勒夫面波；根据采集到的瑞雷面波和/或勒夫面波得出频散曲线，将所述频散曲线直接转换为深度—横波速度曲线，或者根据所述频散曲线反演分析得到深度—横波速度曲线；根据深度—横波速度曲线推测混凝土内部状况。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“经向”、“纬向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置，其特征在于，包括：
m个横向带，m个所述横向带间隔布置；
n个纵向带，n个所述纵向带间隔布置，每个所述纵向带与每个所述横向带均相交以形成m×n个交点；
m×n个检波器，每个所述检波器对应地设在每个所述交点上；
记录仪，所述记录仪分别与m×n个所述检波器相连；
其中，m与n均为大于等于2的自然数。
2.根据权利要求1所述的对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置，其特征在于，还包括m×n个连接板，每个所述连接板设在对应的每个所述交点上，以将对应的每个所述横向带与对应的每个所述纵向带相连，每个所述检波器对应地设在每个所述连接板上。
3.根据权利要求2所述的对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置，其特征在于，所述连接板为铝板，所述铝板的底面具有向下突出于所述横向带和/或所述纵向带多个凸点。
4.根据权利要求1所述的对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置，其特征在于，还包括拖曳带，所述拖曳带分别与n个所述纵向带的第一端相连。
5.根据权利要求1所述的对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置，其特征在于，还包括弹性波激发装置。
6.根据权利要求5所述的对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置，其特征在于，所述弹性波激发装置为锤子。
7.根据权利要求1所述的对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置，其特征在于，m取值范围为2～6，n取值范围为4～8。
8.根据权利要求1所述的对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置，其特征在于，相邻两个所述横向带之间的间距为d1，相邻两个所述纵向带之间的间距为d2，其中，d1＝d2＝0.1～0.4米。
9.根据权利要求1所述的对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置，其特征在于，所述检波器为弹性波勘探用检波器或三分量检波器。
10.根据权利要求1所述的对高速铁路的线下结构进行无损检测的装置，其特征在于，所述记录仪为勘探用地震仪。
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