【摘要】：針對許多水工建筑物僅有一個(gè)可測面,常規(guī)方法檢測內(nèi)部質(zhì)量有局限性,本文主要進(jìn)行了基于沖擊彈性波的表面波法評價(jià)水工混凝土質(zhì)量狀況的理論與應(yīng)用研究。通過仿真計(jì)算對SASW方法檢測襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量及襯砌與圍巖脫空情況可行性進(jìn)行研究,獲得了影響檢測精度的關(guān)鍵因素;開發(fā)了國內(nèi)首套SASW-MASW-FK表面波法分析軟件,提高了表面波檢測數(shù)據(jù)的處理效率。結(jié)合水工輸水隧洞檢驗(yàn)表面波法評估襯砌內(nèi)部質(zhì)量,探測襯砌與圍巖的結(jié)合狀況;結(jié)合十三陵抽水蓄能電站進(jìn)行面板裂化狀況的表面波檢測;針對運(yùn)行期大壩內(nèi)部質(zhì)量,得出表面波可探測混凝土質(zhì)量的深度范圍。結(jié)合近年新興起的環(huán)境友好型筑壩技術(shù)膠凝砂礫石壩,嘗試用表面波檢測碾壓質(zhì)量。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)表面波法數(shù)值模擬與軟件研發(fā):不同介質(zhì)模型數(shù)值計(jì)算表明,SASW法均能準(zhǔn)確識別襯砌與圍巖接觸情況,尤其在脫空狀態(tài)更加準(zhǔn)確。當(dāng)傳感器道間距為被測物體厚度的1.0～1.5倍時(shí),SASW法采集的數(shù)據(jù)質(zhì)量最好,有利于提高缺陷識別精度。采用SASW法現(xiàn)場檢測時(shí),應(yīng)盡量選用小錘快擊的方式進(jìn)行敲擊,使得到的震蕩曲線干擾較少,傳感器采集的信號更準(zhǔn)確。F-K法充分利用了多道表面波數(shù)據(jù)記錄信息,能夠獲取更大范圍內(nèi)待測媒質(zhì)的信息,通常選擇基階模態(tài)提取R波頻散曲線,適用于水工結(jié)構(gòu)中的板狀長條結(jié)構(gòu)。(2)抽水蓄能電站混凝土防滲面板劣化研究:十三陵抽水蓄能電站上水庫12塊面板共48個(gè)測區(qū)的混凝土R波速度VR基本在2200m/s以上,近60%的測區(qū)混凝土R波速度VR超過2400m/s,說明面板混凝土質(zhì)量總體較好。襯砌與墊層接觸較好,說明面板澆筑質(zhì)量較好,面板接縫止水運(yùn)行正常,無水侵入破壞墊層。SASW法針對抽水蓄能電站面板劣化程度給出定量評判,不受面板內(nèi)部鋼筋密集、面板含水率影響,這是探地雷達(dá)所不具備的功能,值得大力推廣。(3)混凝土壩內(nèi)部質(zhì)量評估方法研究:建立了威后拱壩RCC芯樣抗壓強(qiáng)度與其P波波速的相關(guān)關(guān)系,當(dāng)三維P波波速超過3600m/s時(shí),RCC的強(qiáng)度可以達(dá)到20MPa;當(dāng)三維P波波速超過4000m/s時(shí),RCC的強(qiáng)度可以達(dá)到30MPa。測點(diǎn)表面以下一定深度范圍內(nèi)混凝土的質(zhì)量均勻。用表面波法檢測壩體內(nèi)部質(zhì)量,傳感器道間距400cm時(shí)為3～5m左右,傳感器道間距800cm時(shí)為5～10m左右。通過所有檢測結(jié)果綜合判斷,混凝土強(qiáng)度超過30MPa才能滿足設(shè)計(jì)要求,尤其是灌漿廊道附近的混凝土質(zhì)量更好。對比回彈法、取芯法等混凝土內(nèi)部強(qiáng)度檢測方法,表面波法操作簡單,評價(jià)壩體內(nèi)部質(zhì)量的有效探測深度可達(dá)3～10m。大壩表層混凝土最容易劣化,表面波法為評價(jià)混凝土壩以及其它大體積混凝土的內(nèi)部質(zhì)量提供了一種全新方法。(4)膠凝砂礫石筑壩施工質(zhì)量評價(jià):搭建的膠凝砂礫石筑壩質(zhì)量檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了前方檢測后方處理數(shù)據(jù),可及時(shí)將測試結(jié)果反饋現(xiàn)場指導(dǎo)施工。表面波波速186m/s時(shí)膠凝砂礫石即可達(dá)到設(shè)計(jì)密度2.45g/cm3,6遍振碾后平均波速228.7m/s,此時(shí)已滿足設(shè)計(jì)要求。澆筑1天倉面終凝之后,平均波速達(dá)360.3m/s,密度增加施工質(zhì)量更有保證。借助膠凝砂礫石質(zhì)量檢測系統(tǒng),配合挖坑灌水標(biāo)定密度,可對CSG施工壓實(shí)度進(jìn)行快速、大范圍測定。
【圖文】：

在振動(dòng)中兩個(gè)相鄰的、完全相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所經(jīng)過的時(shí)間，稱之為振動(dòng)的周期，逡逑用Ｔ表示，也指完全振動(dòng)一次所需的時(shí)間。周期的倒數(shù)稱為頻率／，即單位時(shí)間內(nèi)逡逑完全振動(dòng)的次數(shù)，其單位為Ｈｚ邋（赫茲），即１／ｓ。逡逑（２－２）逡逑位移、速度和加速度等的不同量值可以用來表征振動(dòng)的大小。對于簡諧振動(dòng)，逡逑各參量之間為對應(yīng)時(shí)間的微分或積分的關(guān)系。如果位移用ｘ表示，，時(shí)間用／表示，則逡逑簡諧振動(dòng)可表示為：逡逑ｘ邋＝邋ｘｍｓｉｎ（２ｎ邋＾７＋９）邐（２－３）逡逑式２－３也可寫成：逡逑ｘ邋＝邋ｘｍｓｉｎ（２ｎ邋ｆｔ邋＋邐＝邋ｘｍｓｉｎ（ｃｏｔ＋（ｐ）邐（２－４）逡逑式中ＣＯ邐角頻率，ｃｏ邋＝邋２ｎ／；逡逑——離開基準(zhǔn)位置的最大位移，即振幅；逡逑９——初相位角。逡逑簡諧振動(dòng)的數(shù)學(xué)關(guān)系式也可用余弦來表示。逡逑

在振動(dòng)中兩個(gè)相鄰的、完全相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所經(jīng)過的時(shí)間，稱之為振動(dòng)的周期，逡逑用Ｔ表示，也指完全振動(dòng)一次所需的時(shí)間。周期的倒數(shù)稱為頻率／，即單位時(shí)間內(nèi)逡逑完全振動(dòng)的次數(shù)，其單位為Ｈｚ邋（赫茲），即１／ｓ。逡逑（２－２）逡逑位移、速度和加速度等的不同量值可以用來表征振動(dòng)的大小。對于簡諧振動(dòng)，逡逑各參量之間為對應(yīng)時(shí)間的微分或積分的關(guān)系。如果位移用ｘ表示，時(shí)間用／表示，則逡逑簡諧振動(dòng)可表示為：逡逑ｘ邋＝邋ｘｍｓｉｎ（２ｎ邋＾７＋９）邐（２－３）逡逑式２－３也可寫成：逡逑ｘ邋＝邋ｘｍｓｉｎ（２ｎ邋ｆｔ邋＋邐＝邋ｘｍｓｉｎ（ｃｏｔ＋（ｐ）邐（２－４）逡逑式中ＣＯ邐角頻率，ｃｏ邋＝邋２ｎ／；逡逑——離開基準(zhǔn)位置的最大位移，即振幅；逡逑９——初相位角。逡逑簡諧振動(dòng)的數(shù)學(xué)關(guān)系式也可用余弦來表示。逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國水利水電科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TV544


本文編號：2589795