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专利名称：洞室钢衬混凝土脱空厚度的检测方法
技术领域：
本发明涉及到一种水工建筑物理勘测检测方法，特别是一种洞室钢衬混凝土脱空检测方法，属于水利工程技术领域。
背景技术：
在水利水电工程中，水工引水隧洞压力管道是指从水库、前池或调压室向水轮机输送水量的管道，其一般特点是内水压力大，承受水锤的动水压力。对于高水头的大型水电站，常见的压力管道一般是钢衬混凝土管。由于钢衬混凝土承担高压和防渗等功能，所以工
程要求钢衬与混凝土之间必须紧密接触。在施工过程中，钢衬与外包混凝土之间容易形成脱空缺陷，通过检测钢衬与混凝土的脱空缺陷，可以评估钢衬与混凝土的结合情况，并为消除缺陷施工提供技术指导。中国专利文献申请号为200820222263. 7、名称为“隧道衬砌脱空检测装置”的文件中公开了一种隧道衬砌脱空检测装置，这种装置在城门隧道的两脚平面设置两个支架，在左支架上设空气压缩机，右支架上设蓄电瓶、可编程控制器、信号处理器、计算机，蓄电瓶通过导线与空气压缩机和可编程控制器相连接，计算机通过电缆与可编程控制器和信号处理器相连接，左支架上设一端与空气压缩机相连通，另一端设在右支架上的高压胶管，高压胶管上设10 20个振动电机和10 20个麦克风，振动电机通过导线与可编程控制器相连接，麦克风通过导线与信号处理器相连接。振动电机对隧道衬砌振动敲击发声，麦克风接收到的音频信号转换成电信号输出到信号处理器，信号处理器对电信号进行放大并进行A/D转换成数字信号输出到计算机，计算机确定出被敲击的部位是否有脱空病害和脱空的深度及面积。这种检测装置主要适用于城门形隧道(如果是全圆形隧道下部左右支架没有安装的着力点)，同时，这种方法对全断面都进行扫描检测，需要大量的振动电机和麦克风，操作和数据处理工作量大，同时装置的移动不方便，检测进度慢，成本高。因此目前检测洞室钢衬混凝土脱空厚度的技术方案还不够理想。

发明内容
本发明的目的在于提供一种洞室钢衬混凝土脱空厚度的检测方法，以克服现有技术的不足。为解决上述技术问题，本发明的一种洞室钢衬混凝土脱空厚度的检测方法，特征在于该方法包括以下步骤I)人工敲击洞室混凝土的钢衬表面，得到脱空的部位，初步划定脱空区；2)在脱空区范围内的钢衬表面安置固定好换能器，换能器通过电缆与检测仪器连接，在脱空区范围内与换能器相距0 2m的位置布置震源；3)检测仪器开机准备好后，用震源振动钢衬表面，振动波被换能器接收，并由检测仪器记录；4)振动波通过计算机处理分析，得出检测点的振动波主频振幅值Aci、振动波主频之后第5个波的振幅值A5以及振动波频率f等检测参数值；5)在脱空区范围内，移动测点和震源，以网格形式在脱空区范围进行多个测点全覆盖检测，得到多组检测参数值，同时从振动波形中判定出脱空区的脱空面积S ；6)将检测参数值和脱空面积S代入下式，可得到脱空区各个点的脱空厚度h h = nSK -^2-
AJ在上式中h为测试点的脱空厚度(m)，S为脱空面积(m2)，k为脱空面积系数，Atl为振动波主频振幅值，A5为振动波主频之后第5个波的振幅值，f为振动波频率(Hz)，n为率 定参数；其中，脱空面积系数k和率定参数n为使用一组不少于9个点的已知脱空厚度h和脱空面积S的脱空区检测的振动波参数值通过常规试算法确定。与现有技术相比，本方法提供了一种采用振动频率的方法检测洞室钢衬混凝土的脱空缺陷，该方法采用震源振动钢衬面，引起钢衬面及下面的空气振动共振(空气共振又叫共鸣)，测试振动频率、振幅及相关参数，并计算出钢衬混凝土脱空厚度的方法。这种方法利用简单便捷的装置，在脱空厚度与脱空程度方面检测效果好，并且使用的装置可根据检测点的位置快速移动，方便快捷，工作量�。�检测成本低。


图I是本发明的结构示意图。附图中的标记为1-检测仪器，2-换能器，3-震源，4-电缆，5-钢衬，6-混凝土，7-脱空区。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。如图I所示，钢衬5与混凝土 6之间的脱空部位为脱空区7，脱空区7在钢衬5上的投影面积为脱空区7的面积S。在检测前，由人工用特制的锤子或者其他工具在洞室可能存在混凝土 6脱空的位置敲击，根据敲击发出的声音和敲击时的手感判断是否存在脱空，对判断存在脱空的部位初步判定脱空面积后，划定脱空区7，脱空区7应完全包含初步判定的脱空面积区域。在脱空区7范围内的钢衬5表面安置固定好换能器2，换能器2通过电缆4与检测仪器I连接，在脱空区7范围内在换能器2的附近布置震源3。震源3与换能器2的距离一般在0. 5m以内，最大不超过2m，这样可以保证换能器2准确接收到从震源3传来的振动信号。检测仪器I开机准备好后，用震源3振动钢衬5表面，振动波被换能器2接收，并由检测仪器I记录。振动波通过计算机处理分析，得出检测点的振动波主频振幅值Atl、振动波主频之后第5个波的振幅值A5以及振动波频率f等检测参数值。在脱空区7范围内移动测点和震源，以网格形式在脱空区范围内多个测点全覆盖检测，得到多组检测参数值，同时从振动波形中判定出脱空区的脱空面积S。将检测参数值和脱空面积S代入下式，可得到脱空区7各个测点的脱空厚度h。
权利要求
1.ー种洞室钢衬混凝土脱空厚度的检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤 1)人工敲击洞室混凝土(6)的钢衬(5)表面，得到脱空的部位，初步划定脱空区(7)； 2)在脱空区(7)范围内的钢衬(5)表面安置固定好换能器(2)，换能器(2)通过电缆(4)与检测仪器(I)连接，在脱空区(7)范围内与换能器(2)相距O 2m的位置布置震源(3)； 3)检测仪器(I)开机准备好后，用震源(3)振动钢衬(5)表面，振动波被换能器(2)接收，并由检测仪器(I)记录； 4)振动波通过计算机处理分析，得出检测点的振动波主频振幅值ん、振动波主频之后第5个波的振幅值鳥以及振动波频率/等检测參数值； 5)在脱空区(7)范围内，移动测点和震源(3)，以网格形式在脱空区(7)范围进行多个测点全覆盖检测，得到多组检测參数值，同时从振动波形中判定出脱空区(7)的脱空面积 6)将检测參数值和脱空面积S代入下式，可得到脱空区各个点的脱空厚度力h = HSk 丄Al 在上式中:h为测试点的脱空厚度(m)，S为脱空面积(m2)，k为脱空面积系数，A0为振动波主频振幅值为振动波主频之后第5个波的振幅值，f为振动波频率(Hz) ,n为率定參数；其中，脱空面积系数A和率定參数/ 为使用ー组不少于9个点的已知脱空厚度A和脱空面积S的脱空区(7)检测的振动波參数值通过常规试算法确定。
全文摘要
本发明公开了一种洞室钢衬混凝土脱空厚度的检测方法。该方法是在洞室钢衬面安置换能器，在换能器附近采用震源振动钢衬面及钢衬后的空气层，振动波被换能器接受，并由检测仪记录；振动波信号参数通过计算机处理和对比分析后，计算出检测部位钢衬混凝土脱空厚度。该方法利用简单便捷的装置，在脱空厚度与脱空程度方面检测效果好，并且使用的装置可根据检测点的位置快速移动，方便快捷，工作量小，检测成本低。
文档编号G01V1/00GK102759744SQ201210204680
公开日2012年10月31日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者尹学林 申请人:中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院