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水利工程质量检测现状

2021-01-15 15:07:46

  目前应用于水利工程质量检测的方法主要有目测法、测量法以及试验法。其中目测法是指派遣该方面专家凭借个人经验通过“看、摸、敲、照”检测操作,判断水利工程是否合格;测量法是指利用测量仪器对水利工程进行取样测量,通过对选取的样品检验,判定水利工程质量;试验法是利用实验仪器对水利工程的钢筋、水泥等构件的物理力学性能检验,评估水利工程质量。以上3种常用的水利工程质量检测方法,在实际应用中都具有一定的弊端。其中目测法的检测结果具有主观性,不仅检测结果准确性较差,而且检测过程需要消耗大量时间。测量法虽然借助测量仪器,但是检测过程会对水利工程造成损坏。试验法以评价水利工程力学性能为主,检测内容不够全面,并且在检测过程中无法检验到水下较深区域的钢筋和水泥。因此可以看出,目前水利工程质量检测在精度方面还有待提高。

  基于探地雷达的水利工程质量检测方法

  1、基于探地雷达水利工程裂隙数据采集

  水利工程质量检测的主要任务就是检测到工程表面是否含有裂隙,因为水利工程的力学性能如果没有达到预期要求,工程部分构件会因荷载导致内部钢筋变形,造成工程表面出现裂隙。所以此次将水利工程表面裂隙作为检测目标,利用探地雷达技术采集工程裂隙数据,采集过程如下。首先需要根据水利工程实际情况和检测需求,设置探地雷达技术参数,包括天线中心频率、测点间距、采样率、时窗选择等。雷达天线中心频率可根据检测目标深度和检测区域面积等因素计算,其计算公式如下:

  并且不同介质和深度,雷达时窗也会有不同的设置。

  设置完雷达参数后,将探地雷达的信号发射天线和信号接收天线布置在水利工程质量检测区域的两侧,布置天线过程中发射天线和接收天线需要保持至少10m的距离,然后打开雷达电源,开始对水利工程进行探测,利用雷达信号接收设备记录到反射回来的数据信息,探地雷达水利工程裂隙数据采集示意图。


水利工程检测


  发射天线将波形发射到水利工程表面上,波形经过工程表面折射,传递到信号接收天线,在该过程中波形会被各个检测点的地质雷达设备所记录,将其传输到信号接收器中,以此完成水利工程裂隙数据采集。

  2、水利工程裂隙数据处理

  利用探地雷达技术完成对水利工程裂隙数据的采集后,还需要对雷达数据进行处理。水利工程裂缝数据处理的基本流程包括:数字滤波处理、反褶积处理,下面将针对这2个步骤进行详细的设计说明。

  数字滤波处理通过探地雷达技术采集到的水利工程裂隙数据主要包括有效信号和干扰信号,利用这2种信号的频谱差异,删除数据中的干扰波。利用有效信号和干扰信号的频率分界,选出不同高通、低通和带通的滤波方式,去除干扰波。

  以某工程为例介绍地质雷达法的应用

  工程概况

  某设计面积超过160km2的水库于1974年竣工,全长约54km的水库围堤在东南、东、北、西和西南有5个围堤。水库和公路路堤的中欧app下载官网段约4km,其桩号起点约5+500m,终点桩号约为9+500m。公路在经过翻修后通车约6年的时间,在公路与水库路堤的中欧app下载官网段(桩号为8+000~9+000)发现了纵向裂缝。纵向裂缝主要分布在从北到南的公路路面上(约占路面纵向裂缝的80%),其在车道轮迹带处出现较多,距离混凝土路面的边缘为1.5m。而在从南到北方向出现纵向裂缝较少。现场调查之后发现,地质雷达必须在8+000~9+000公路桩之间的1km现场检测。需要使用100MHz天线对8+000和9+000堤顶安装的2条测量线进行连续检测,并累计完成约2km的检查工作。

  测线布置

  检测范围在水库路堤的8+500中欧app下载官网段的转弯处,有一大一小2条长达200cm的主要裂缝,其中小的裂缝宽度约为3mm,较大的那条裂缝宽差为5cm。裂缝导致两侧路面的高度差为20cm。经过调查,选择了起始公里桩号为8+500区域中裂缝严重的部分进行检测。检测范围:长50m,宽8m。

  测区布线水库西堤路面宽度为7m,考虑到8+500处的严重裂缝,对其布设网格式测量线:(1)对垂直裂缝布置6条间距10m的横向测量线;(2)对平行裂缝布置4条间距0.5~2m的纵向测量线。4.2.3地质雷达天线配置这次使用美国的GSSISIR-30E高速地质雷达,用于检测30条断面的3根天线的频率分别为40MHz、100MHz和200MHz。每根雷达天线布测10条断面,其中包括6条横向和4条纵向。

  地质雷达数据采集与分析

  1号纵向测量线位于裂缝外侧。通过数据处理软件的分析,发现能量团的分布相对均匀,规律性强,衰减快。同相轴相对完整。波形相对均匀。2号纵向测量线位于表观裂缝上方,通过数据处理软件的分析,发现能量团分布不均匀,规律性差,衰减快,同轴连续性差,有非常明显的断裂,并且波形更加杂乱和异常。结合其余的测量线,100MHz天线可以检测到的裂缝深度为5~6m。该测量线位于明显裂缝上方,通过数据处理软件的分析,发现能量团分布不均,衰减快,同相轴连续性有高明显的断裂,波形杂乱异常。综合分析表明,本次探测到的裂缝深度为6m,沿较大裂缝的两侧各0.5m宽,约1.5~2m深,并有土层破碎带。


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