浅议反射法混凝土厚度检测

隧道衬砌、路道、路面楼板等只有一个检测面,冲击回波法成为新的厚度及缺陷检测方法.由冲击回波法与基桩反射法的共性及特性揭示了这种方法的机理及频域与时域检测2种不同施测方法以及对激振的不同要求.用惠更斯菲涅尔带分析了水平分辨率,最后说明该种方法的技术关键.     

探地雷达空气回波特点及识别方法

探地雷达发射的电磁波在整个空间中传播,不可避免存在空气中回波.空气中回波可分为三种:直达波、系统振铃及反射回波.其中,直达波由于集中在探地雷达记录最初的很小时间段,对识别地下介质反射影响不大;系统振铃和地表反射体的回波是探地雷达探地工作的主要干扰.空气中反射体的反射回波时距曲线,一般有二种形式:双曲线型和线型.可以通过计算介质中电磁波的波速,来识别反射回波是空气中反射体形成的,还是地下介质反射形成的.     

探地雷达空气回波特点与处理方法

探地雷达发射的电磁波在整个空间传播,存在空气中回波,空气中回波可分为以下3种：直达波、系统振铃、反射回波。直达波位于探地雷达记录的初期很小时间段,对识别地下介质反射影响不大,系统振铃和地表反射体的回波是探地雷达探地工作的主要干扰。空气中反射体的反射回波时距曲线一般有两种形式：双曲线型、线型。可以通过计算介质中电磁波波速来识别反射回波是空气中反射体形成的,还是地下介质反射形成的。应用水平背景移除、二维滤波可以有效滤除探测剖面中的水平和倾斜同向轴干扰信号;利用地下介质和空气中雷达波速进行偏移处理的资料进行对比解释可以有效提高解释的正确性。     

预应力锚索工作应力的检测方法——拉脱法的检测机制和试验研究

拉脱法可用于对预应力锚索的工作应力进行检测,它是通过对张拉荷载-锚索伸长量曲线中拐点的判断或对锚具与锚垫板脱开时刻的判断获得预应力锚索工作应力的一种微损检测方法。本文对拉脱法检测预应力锚索工作应力的机制进行力学分析,并对其误差进行理论分析,包括岩土体和锚具回弹、工作锚夹片缩进以及千斤顶滑移等对检测结果的影响。通过对拉脱法的机制分析和检测精度研究,验证了理论分析的正确性,并表明：可通过张拉荷载-位移曲线转折区段的上、下限平均值获得预应力锚索工作应力。当工作荷载为极限荷载的75%时,检测误差约为2%,满足工程检测要求。研究结果为拉脱法在锚索工作应力检测的工程应用推广提供了理论和试验基础。     

隧道衬砌质量的地质雷达电磁波反射特征分析及应用

针对乌尉高速公路天山胜利隧道衬砌施工中出现的脱空、厚度不足和不密实等质量问题,采用基于时域有限差分(FDTD)的模拟方法,对隧道衬砌中常见的缺陷进行正演模拟,正演结果与实测数据反射剖面的地球物理特征一致性吻合较好。其次,本研究对于典型缺陷或标志物与之对应的地质雷达电磁波反射特征进行了总结和归纳,结果表明,隧道衬砌典型缺陷或标志物地质雷达电磁波,具有振幅突变、电磁波同相轴畸变、波形极性反转等特征,这些特征对于现场检测人员快速判读、解译采集的雷达数据有重要参考作用,也对目标地质体和隧道衬砌缺陷快速准确识别有较大帮助,有助于提高一线作业人员的检测效率,确保隧道整体稳定性及安全运营。     

扭转导波在锚固锚杆中传播的数值模拟

采用有限元数值模拟的方法研究了扭转导波在锚固锚杆中的传播性质。建立了自由锚杆和锚固锚杆的有限元模型,在锚杆顶端激发20～60 kHz扭转导波信号,计算得到导波在自由锚杆和锚杆锚固段的传播速度值与理论值吻合很好,证明了扭转导波数值模拟方法的有效性。数值模拟结果表明：随着激发波频率的增大,扭转导波在自由锚杆和锚杆锚固段中的衰减值均呈线性递增趋势,导波在锚杆锚固段上界面的反射回波逐渐减弱;扭转导波在锚杆锚固段的衰减值较大,无法在锚杆顶端采集到锚杆底端反射回波信号,所以扭转导波不适用于锚杆长度的检测;随着锚固介质弹性模量的增大,同一频率扭转导波在锚杆锚固段上界面的反射波逐渐增强。通过检测扭转导波在锚杆锚固段上界面的反射回波,可以确定锚固介质弹性模量的大小。     

蒙特卡洛方法在地质雷达探测地下管道中的应用

地质雷达是一种探测金属和非金属管道的有效方法,传统方法是利用经验电磁波速度计算管道埋深,存在较大误差,且往往无法估算管径或算法繁琐。蒙特卡洛方法是一种随机模拟的地球物理反演手段,从雷达图像中读取一系列反射回波穿行时间和雷达相对于管顶的位置数据,给定合理的电磁波速度、管道埋深和管径3个参数的范围,可以有效地拟合得到速度、埋深和管径。该方法在南京地铁盾构某区段,用来拟合估算地下输油管、自来水管和污水管的埋深及管径,取得了与实际情况较为一致的结果,拟合的电磁波速度符合地下介质情况。     

利用声脉冲进行管道评价

对管道的评价是减少产品损耗、运营成本以及对环境的破坏和对公众的损害的必要条件。管壁变薄可能导致泄漏,并有可能造成灾难性故障。因此,管线所有者需要找出评价管壁厚度的方法,以便妥善管理和维护其管线设施。PureTechnologies公司的SmartBall？管道评价方法（PWA）利用了SmartBall？的泄漏检测功能来进行管道的具体状况评价。SmartBall？是一个球形装置,该装置在管道中滚动,能探测到会阻碍有线系统或传统清管器通过的障碍物。该方法正在申请专利,它测量的是的低频脉冲沿管道传播的速度。脉冲传播速度的变化对应着管壁厚度的变化。     

落石冲击棚洞结构冲切特性研究

落石是一种严重的山区地质灾害,而棚洞作为主要防护落石的工程措施之一,研究落石冲击下棚洞结构动力响应特征具有重要的现实意义。以经典Hertz理论为基础,假设落石为球形刚性体,棚洞结构为梁结构,建立落石冲击力学模型,理论推导得到不同尺寸落石以不同速度冲击不同厚度砂土垫层材料下棚洞板的最大冲击力计算公式,并得出不同工况下棚洞板被冲切破坏时落石的极限冲切速度,结果表明：总体上,落石对棚洞板的冲击力随垫层厚度增加而减小,但垫层厚度不能无限增加,过厚的垫层自重较大,使棚洞板受力较大,垫层材料厚度在0.5～1.5 m厚之间较为合理;落石尺寸和冲击速度越大,棚洞板受力越大,有限厚度的垫层材料只能承受一定限度的冲击能量,当冲击能量超过垫层材料的极限承受强度时,垫层不再耗散能量;分析棚洞板冲切破坏条件可知,无垫层时,很小的落石冲击速度使棚洞发生破坏,可见,合理的垫层厚度对防治落石具有重要意义。     

落石冲击下预应力加筋土路堤变形及荷载传递机制

针对偏远山区素填土公路在落石冲击下易产生大面积凹陷破坏的问题,提出运用预应力加筋土路堤解决的方法。为了探究预应力加筋土路堤在落石冲击下的变形性能、力学响应规律和荷载传递机制,设计并实施了落石冲击作用下预应力加筋土路堤和素填土路堤对比模型试验。试验发现：预应力加筋土路堤中形成的凹坑尺寸明显小于素填土路堤,体现了预应力加筋土路堤良好的抗冲击变形性能;随着冲击次数的增加,路堤刚度逐渐增加,导致路堤内部冲击附加应力时程曲线逐渐由“抛物线型单峰”转变为“双峰”分布,且预应力加筋土路堤工况中“双峰”的出现早于素填土路堤;落石在预应力加筋土路堤中的冲击力持续作用时间小于其在素填土路堤中的持续作用时间,且分布更趋均匀,更有利于冲击荷载的扩散;随着冲击次数的增加,预应力加筋土路堤内部冲击力传递率呈先增加后减小的变化趋势,与筋材变形规律一致。结合Levenberg-Marquardt优化算法得到了关于凹坑尺寸和冲击次数的预测方法,可为预应力加筋土路堤在崩塌灾害多发地区的工程应用提供借鉴,为工程预警提供参考。     

落石冲击混凝土板与缓冲层组合结构的动力响应

钢筋混凝土（RC）板与一定厚度的土颗粒缓冲层组合结构被广泛用于山区高位单体及群发性崩塌落石的防治,为研究此类防护结构在落石作用下的冲击力衰减规律及RC板的破坏模式,开展了室外系列落石冲击试验。结果表明,增大缓冲层厚度能够有效减小最大冲击力,峰值加速度随缓冲层厚度减小而增大,尤其在缓冲层厚度为0.1 m及0.2 m时,最大值急剧增大,峰值加速度与缓冲层厚度的变化满足指数函数关系;根据量纲分析原理得到缓冲层最大冲击深度与动能的平方成正比、与最大入射冲击力成反比的计算公式,且与实测值较吻合;入射冲击力在缓冲层内的衰减率随缓冲层厚度的增加以指数函数递增,在0.6 m缓冲层厚度下可使峰值冲击力衰减70%左右;随累积冲击能级的增大,RC板经历了弯曲起裂及扩展、次级弯曲裂纹和剪裂纹产生及跨中弯曲裂纹贯通的过程,试验结束时RC板整体表现出典型的弯曲破坏特征。     

PML吸收边界条件影响因素分析

影响完全匹配层方法吸收效果的主要因素有吸收层厚度和衰减系数,笔者通过地震波场数值模拟,讨论了吸收层厚度和衰减系数对吸收效果的影响。研究表明,在衰减系数一定时,吸收层厚度越大,边界反射越弱。吸收层的厚度一般在12～20道较为适当,在吸收层的厚度比较小时,随着衰减系数的增大,边界反射逐渐减弱甚至完全没有边界反射,但是若再进一步增大衰减系数则又会逐步出现边界反射。因此,在实际应用中应该注意衰减系数的选择,衰减系数一般在500～2 000之间,衰减系数较大反而影响其效果。     

软土地基上影响预应力钢筒混凝土管相对转角关键因素研究

预应力钢筒混凝土输水管线(PCCP)已广泛应用于地下输水工程,特别是南水北调工程。管道接口属于半刚性结构,相邻管道可产生一定的自由转角,在自由转角范围内两管之间不会产生内力。当相对转角大于自由转角时,两管会产生相互作用力,作用力过大会导致PCCP管的破坏,如何有效地控制不均匀软土地基上相邻管道转角成为研究管道安全的关键问题之一。首先分析了导致PCCP管线产生相对转角的机制,结合现场试验和数值分析对控制PCCP管线相对转角的关键因素进行研究。研究表明,相对转角的敏感因素为管道底部碎石垫层厚度、腰部以下砂垫层（砂包角）厚度和压实度,随着碎石垫层厚度增大、砂垫层（砂包角）厚度和压实度增加,管线相对转角降低,通过控制这3个因素可有效控制PCCP管的相对转角。研究成果可为软土地基上PCCP输水工程设计提供依据和指导。     

变频长脉冲振源岩体声波探测方法

岩体声波探测方法在工程勘测中已得到广泛的应用。但是,目前所普遍使用的方法满足不了工程勘测中希望提供精度更高和更多有用参数的要求。例如希望在有较大的穿透距离的前提下,能有效地分辩出各反射界面的回波并准确地测定它们的到达时刻等。变频长脉冲振源岩体声波探测方法是针对这一要求而提出的。变频长脉冲振源岩体声波探测方法是通过向岩体发射一个线性调频的长脉冲声波信号,而将接收到的携带着多个信息的接收波形,应用脉冲压缩技术将相互叠加的长脉冲波形压缩     

非饱和土地基中复合多层波阻板对S波的隔离效应

基于弹性波在非饱和多孔介质与单相弹性介质中的传播理论,考虑在非饱和土地基中设置一定厚度的复合多层波阻板（复合多层波阻板以3层为例）,利用Helmholtz矢量分解定理,推导了非饱和土地基中S波通过复合多层波阻板的透射、反射振幅比的解析解。通过数值算例,分析了层间波阻板剪切模量和密度等物理力学参数对非饱和土地基中S波通过复合多层波阻板时传播特性的影响规律。结果表明：复合多层波阻板中层间波阻板材料的剪切模量和密度对透反射系数影响显著。复合多层波阻板是一种有效的隔振屏障,严格控制层间波阻板的剪切模量和密度可以获得最佳隔振效果,这为复合多层波阻板在地基振动控制领域中的应用提供理论指导。     

爆破冲击荷载作用下中隔墩岩体的动力响应与局部破坏机制

针对两侧深槽一侧已开挖形成临空面的中隔墩爆破开挖,分析了爆破冲击荷载作用下中隔墩岩体产生的振动、应力、位移等动力响应,并改善了爆破开挖方式,优化了开挖程序。研究表明,爆破冲击荷载作用下中隔墩岩体的动力响应是由于爆破应力波的反射与叠加;通过选取适当的预留岩体厚度,可以合理地利用爆破应力波的反射与叠加,削弱爆破冲击荷载作用下中隔墩的动力响应,进而降低中隔墩因爆破开挖出现动力失稳的风险,其研究成果对工程实践具有重要的指导意义。     

国道108线广元段公路桥梁裂缝病害及加固对策

国道108线广元段由于地质地貌条件复杂、重载作用及施工质量未能保证，桥梁裂缝病害较为普遍。文章简要介绍了沿线工程地质条件，按裂缝病害的成因将其分为3种类型：即桥台填土上部不密实引起的裂缝病害、桥台填土整体不密实引起的裂缝病害及地基土不均匀引起的裂缝病害。分别提出3种加固对策：即压浆、预应力对穿锚索锚梁及高压旋喷技术对上述病害进行治理。通过工程实例证明了这3种措施的有效性，为公路桥梁类似裂缝灾害提供了实践经验。这3种治理措施的优点为工艺简单、成本较低。但是桥梁病害的治理往往为隐蔽工程，施工难度较大、检测困难。对于压浆和高压旋喷加固工程，必须进行取芯检测，而预应力对穿锚索锚梁在施工过程中必须严格控制水平孔的倾斜度，保证施工质量。     

用连续小波变换分析探地雷达回波信号

脉冲探地雷达回波信号是典型的非平稳、非线性信号.本文通过连续小波变换,对地下圆柱目标实测结果进行分析,得到了目标冲击响应的典型波形特征.分析结果证明,这种方法可以有效地用于目标检测,时延估计等脉冲探地雷达信号处理中的关键问题     

预应力锚杆对岩体板裂化的控制机制研究

为探究预应力锚杆对岩体板裂化破坏的控制机制,首先进行了岩体板裂化破坏的室内物理模型试验,并运用FLAC数值模拟技术,模拟了平面应变状态下板裂化破坏的形成过程;在此基础上,通过3种不同的预应力锚杆施加方案,进行预应力锚杆对岩体板裂化破坏控制机制的数值试验。研究结果表明：预应力锚杆的作用削弱了裂隙尖端应力集中现象,有效地抑制了岩体内裂隙的扩展与贯通、板裂化破坏的形成;作用在板裂区边界的预应力锚杆,不仅能够抑制板裂化破坏的形成,而且能在一定程度上控制板裂化破坏的范围;作用在板裂破坏区内的预应力锚杆,可有效限制板裂岩体向临空面的位移,体现出提高板裂岩体整体变形刚度的作用。研究结果对认识深埋隧洞围岩板裂化破坏的形成机制、板裂化破坏的合理支护控制以及岩爆防治具有重要指导价值。     

应用探地雷达技术检测隧道衬砌质量

介绍了应用探地雷达检测隧道衬砌质量的原理及技术,阐述了该技术的基本方法及其数据图像处理过程。老木峪隧道衬砌质量检测结果表明,应用探地雷达技术检测隧道衬砌效果良好,其衬砌厚度检测误差在 5 %之内,并能准确检测出衬砌内布筋数量,对回填层密实程度也可作出粗略估计。