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地铁隧道工程中无损检测的方法介绍
日期:2017-7-22 9:06:37 作者:佚名 来源:本站原创
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随着交通事业的不断发展,铁路隧道和路基支挡工程正逐年增加,工程事业在如火如荼的发展过程中,各项技术也在不断的成熟发展,然而运营中仍存在有不少病害。如隧道在使用过程中常出现衬砌漏水、衬砌侵蚀和衬砌裂损等。这些病害会影响隧道的正常使用和隧道衬砌的耐久性;挡土墙出现倾覆、倒塌、滑动等,特别是路基下挡墙一旦发生质量事故将带来巨大损失[1]. 这些病害严重影响行车质量和行车安全,因此,隧道衬砌及挡墙质量检测尤为重要。地质雷达法和超声波法以其快速、连续、高效的无损检测得到了人们的认可。湖南省住房建设厅2014年科技部计划由长沙市建设工程质量监督站、湖南中大建设工程检测技术有限公司共同主持编写《盾构隧道壁后注浆无损检测技术规程》,向无损检测规范化迈出了重要的一步。无损检测两种主要的技术方法为:地质雷达检测法和超声波检测法。
 
1. 1  地质雷达法检测
地质雷达(Ground Penetrating Radar ,简称GPR) 是利用超高频电磁波探测地下介质分布的一种地球物理勘探仪器。属于电磁波的范畴,它是利用电磁波在不同媒体中的传播与反射特性来进行探测的[2]。
地质雷达主机通过天线由介质表面向内部发射频率为数百兆赫(106~109Hz)的电磁波,当电磁波遇到不同媒质的界面时便会发生反射与透射。反射波返回衬砌表面,又被接收天线所接收(发射与接收可为同一天线),此时雷达主机记录下电磁波从发射到接收的双程旅行时间Δt。 因为电磁波在介质内的传播速度V 可由已知介质厚度点或现场打孔测定,所以,可由深度D = V ×Δt/ 2 求出反射面的深度即介质厚度。
在地质雷达勘探中,电磁波通常被近似为平面波。其传播速度在高阻媒质中取决于媒质的相对介电常数εr,即:
V = C / εr
式中: C = 0. 3 m/ ns;εr为媒质的相对介电常数。
则隧道衬砌及挡墙墙体厚度为:
D = C/ εr×Δt/ 2
电磁波传播在遇到不同媒质界面时,其反射系数为:
R = ( ε1-ε2)/ ( ε1+ε2)
式中:ε1和ε2分别表示介质1 和介质2 的相对介电常数。
由此可知,电磁波的反射系数取决于界面两边媒质的相对介电常数的差异,差异越大,反射系数越大。
 
1. 2  超声波法检测
超声波法采用直达波法,利用瞬态激发,由力锤在介质表面敲击,给介质一个激振力,激起介质内部的质点振动,所产生的弹性波自激发点向四周传播,由布置在介质表面上的另外2 个传感器将信号接收并送到主机,经过滤波、放大器处理后,求出2 个传感器之间的距离和时差,并计算出所对应点的纵波速度Vp=ΔX/ΔT,再根据标准条件下介质的纵波速度标准值Vp0,求出所测地段介质的波速评价系数α= Vp/ Vp0,根据波速评价系数对介质的强度进行评价。
 
 参考文献:
[1]  中国大百科全书编辑委员会. 中国大百科全书:土木工程[M].北京:中国大百科全书出版社,1987.
[2]  李大心. 探地雷达方法与应用[M].北京:地质出版社,1994.


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