声振法在隧道二衬脱空检测中的应用

以怀邵衡铁路某段隧道二衬脱空检测为例,论述了声振法检测技术的基本原理,介绍了声振法在隧道二衬脱空检测中的应用,分析了脱空判定结果出现差异的因素,以期对今后声振法检测的深入研究提供依据。     

隧道拱顶存在脱空的数值分析

隧道在长期运营过程中,目前最常见的病害是拱顶出现脱空.脱空对二衬结构受力是很不利的,它会导致结构混凝土出现开裂.为分析隧道拱顶脱空与拱顶纵向裂缝的产生有无相关性,本文基于大型有限元仿真软件ANSYS,计算分析二衬混凝土与围岩脱空后对二衬结构受力状态的影响,判断由于脱空导致二衬结构混凝土开裂的可能性.     

基于傅立叶变换和奇异值分解的路面脱空判定

声振法检测水泥混凝土路面脱空所采集的是声振信号,可用频谱图分析,采用奇异值分解可有效地提取特征矢量,并将特征矢量送入神经网络进行模式识别。分析结果表明,能在车辆噪声干扰下有效地识别水泥混凝土路面板下地基的脱空情况,为检测路面板下地基脱空的方法提供了理论依据。     

声振法对刚性路面板脱空状况检测应用的研究

采用声振法研究混凝土路面板脱空与声学特征变化的关系,利用有限元方法分析有、无脱空混凝土路面板的振动频率。通过声振法检测,得出脱空的范围与声学特征参数有很好的相关性。以某一脱空路面为例,通过计算分析,提出以反映路面脱空位置和程度的固有频率和频率下降率的组合参数来识别路面的脱空面积大小和位置,为用声学特征进行混凝土路面脱空等缺陷无损检测提供理论和实验依据。该法速度快、精度高,便于实际应用。     

基于分布式压密传感器的隧道衬砌防脱空主动监测

为解决二次衬砌脱空的问题，实现在浇筑过程中对衬砌脱空的主动监测，结合隧道二次衬砌衬背脱空的成因，研发基于分布式压密传感器的隧道衬砌脱空主动监测系统。该系统由分布式压密传感带、延长线、直显终端及工业电脑组成，具有原理简单、安装便捷等优点。通过在衬砌层间预埋分布式压密传感器，对浇筑过程进行主动监测，结合带模注浆技术，实现对衬砌脱空的精准注浆与快速处治，有效解决隧道衬砌脱空问题。在验证试验中，系统在浇筑过程中共发现2处拱顶空洞，证明该系统对脱空监测的有效性。同时，该系统在国内部分重点铁路线已经取得应用，现场应用情况表明，该系统对二次衬砌拱顶脱空的识别准确率可达到95.5%。     

水泥混凝土路面不同脱空检测方法识别率的对比验证

通过水泥板每孔灌浆量以及与其他孔连通情况,对几种脱空检测方法进行了验证。在500 m长的试验路中分别使用了FW D、声振法等设备进行了脱空检测,通过比较每孔灌浆量的方法对几种检测方法进行了验证,得到了不同检测方法的识别率,为施工单位选择适当的检测方法提供了依据。     

基于声振法的钢管混凝土脱空检测技术试验研究

基于声振原理,研究了瞬态冲击作用下钢管混凝土脱空检测技术。提出了根据声振信号时域与频域图形中能量衰减快慢,振幅、峰值变化等特征对钢管混凝土脱空状况进行判别的方法。通过模型试验分析,证明了该方法的可行性与有效性。展望了今后进一步的研究方向,即可结合其他方法对钢管混凝土脱空程度作出精确定量分析。     

奉溪高速喜口池隧道病害分析及处治方案研究

喜口池隧道运营4年后出现路面及电缆沟严重变形开裂、衬砌渗漏水及开裂等病害现象,引起行车不适。为保障隧道结构安全和路面行车舒适度,确保隧道运营安全,需对隧道结构和路面病害进行检测和处治维修。为查清隧道病害现状,通过查阅隧道设计图纸、竣工文件等资料以及开展现场专项检测,结果表明,该隧道存在初支与二衬间脱空、二衬欠厚、仰拱填充不规范等未按设计图施作等行为,据此制定了隧道病害维修加固的工程措施,并已应用于隧道病害处治施工现场,取得了较好处治效果,供类似工程参考。     

二衬厚度不足对公路隧道危害性的分析

文章通过采用地质雷达检测确定公路隧道二衬厚度不足的位置和大小,运用地层结构法和荷载结构法对隧道二衬缺陷的典型断面进行结构安全性验算,通过检测结论和验算结果分析施工缺陷对公路隧道的危害性,提出了相应的预防措施和处治方法。     

高铁隧道二衬厚度检测及安全性的分析评价

通过对某设计时速350 km的高速铁路隧道二衬采用探地雷达法进行检测，对二衬结构存在的缺陷进行了分析；建立基于荷载-结构法的有限元模型，计算了不同缺陷程度下二衬结构的安全系数并对其进行分析评价，得出了相应的结果。     

基于频率下降率的刚性路面脱空自适应神经网络识别研究

为快速而又有效地进行无损检测(NDT)，探讨了动量系数和学习率自适应调整的神经冈络算法．及刚性路面脱空识别特征参数的选取，提出以反映结构损伤位置和程度的频率下降率作为结构脱空识别的特征参数。利用有限元方法对刚性路面脱空进行数值模拟，同时采用声振法研究了刚性路面板声学特征变化的关系，分别获取训练样本数据，通过自适应神经网络对刚性路面脱空进行了识别研究。从中可以看出，采用频率下降率和自适应神经网络技术对刚性路面脱空进行缺陷识别分析具有较高的精度和可靠性。为用声学特征进行刚性路面脱空等缺陷识别提供了理论和实验依据。     

隧道二次衬砌质量控制新技术

为解决隧道二次衬砌背后脱空、混凝土不密实、厚度不够、强度不足、施工缝开裂掉块等施工质量问题，依托在建的张吉怀铁路某隧道工程，施工中采用三维激光隧道扫描测量系统确保初期支护断面不侵限；采用激光定位和磁焊机焊接提升防水板固定效果；研发并使用新型台车分层逐窗自动布料系统，实现隧道拱墙衬砌混凝土自动分层逐窗浇筑；设置刹尖孔、拱顶安装防空洞监测装置和液位器装置，有效防治拱顶空洞；优化拱部振捣方式和施工缝施工工艺；制订并落实隧道二次衬砌质量管理新办法的技术和管理措施。通过以上措施，实现二次衬砌厚度零欠厚，拱部脱空率下降至5%以内，二次衬砌混凝土强度满足设计要求，总体施工质量得到大幅提高，为隧道施工和运营安全提供保障。     

围岩空洞对公路隧道渗流力学特征的影响分析

以雅安至西昌高速公路土山岗2号隧道工程为依托，基于流-固耦合作用机理，运用有限差分软件FLAC3D进行数值模拟分析，探究了二次衬砌背后不同位置出现空洞情况对二次衬砌应力场、二次衬砌背后孔隙水压力以及围岩渗流场的影响规律。研究结果表明:隧道衬砌背后存在空洞时，渗流场不均匀分布，围岩孔隙水压力较无空洞状态明显减小，折减幅度与空洞位置无关。空洞处的二次衬砌主应力增大，当空洞位于隧道拱顶、拱脚位置，增加幅度最大。其衬砌结构的最大主应力位置从仰拱内侧转移到了空洞位置处。衬砌结构的最小主应力均出现在隧道拱脚内侧，未受空洞位置影响。     

冲击回波法精细探测公路隧道衬砌空洞的模型试验及分析

为研究空洞缺陷尺寸以及监测点和震源点的位置对检测结果的影响，根据冲击回波法的特点，设计并进行一系列空洞直径不同时混凝土板的检测试验，模拟检测公路隧道衬砌的壁后空洞。采用快速傅里叶变换分析振动加速度信号，研究应力波的频域信号特征，以探索冲击回波法探测衬砌空洞的可能性与机制。试验结果表明,冲击回波法在探测衬砌空洞缺陷中显示出较为良好的检测效果，影响检测效果的因素主要包括空洞缺陷直径、测点布置和激振位置等。     

隧道洞口段的抗震设防长度

运用Newmark隐式时间积分有限元法并采用粘-弹性人工边界,进行了隧道三维地震反应分析。在不同的围岩材料、衬砌类型情况下,分析了隧道洞口段衬砌应力和位移沿隧道轴线方向的变化规律以及采取注浆加固围岩方法的减震效果。计算结果表明:抗震设防长度主要与洞口段围岩性质有关,洞口段松软、破碎的围岩越长,隧道的设防长度就越长;隧道的断面形式以及洞口段临空面的存在与隧道的设防长度关系不大;在地震荷载作用下,洞口段隧道衬砌产生了很大的轴向应力;可采用注浆加固洞口段围岩的方法减小洞口段衬砌的应力和位移。     

地质雷达在东山隧道二衬检测中的应用

以张承高速公路东山隧道二衬检测为例,阐述了采用地质雷达对隧道进行检测的原理及方法,对实例检测得到的波形图进行解释并得出结论,以此作为二衬质量评价的依据;再对隧道同一部位采用钻探取芯法进行复测,结果两种方法吻合较好。说明地质雷达检测结果具有较高的可信度。     

基于位移释放系数的深埋圆形压力隧道力学行为的解析解

为解决含有孔隙水的可渗透岩层中隧道围岩的力学行为，采用复变函数法与Biot孔隙弹性理论相结合的方法，建立了一个基于位移释放系数的可渗透深埋圆形压力隧道的应力和位移的解析模型。根据应力应变本构方程及平面应变协调方程导出了应力函数的非齐次双调和方程。选取计算参数进行算例计算，并将计算结果与商业有限元软件的计算结果进行对比，两者基本一致。通过选取不同的隧道参数及远场应力比进行敏感性分析，发现隧道在软衬砌和硬衬砌条件下会产生较大差异的力学行为。位移释放系数和孔隙压力对围岩中的环向应力和径向应力有显著的影响。