声波CT无损检测技术在混凝土质检中的应用

维普资讯 http://www.cqvip.com Ｃ０ＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ　ＣＨＩＮＡ　ＴＨＲＥＥ　Ｇ０ＲＧＥＳ　ＣＯＮＳＴＲＵＣＴ１０Ｎ　０７／２００２　文章编号：１００６—６３４９（２００２）Ｏ７一Ｏ０１８一Ｏ２　声波ＣＴ无损检测技术在混凝土质检中的应用　文志祥　刘方文　（长江委长江工程地球物理勘测研究院，湖北宜昌４４３００２）　摘要：混凝土声波ＣＴ无损检测技术，利用声波穿透被检测体并获取声波接收时间，利用计算机反演成像，呈　现被检测体各微小单元的声波速度分布图像，进而判断检测体的质量；具有精度高，异常点位置定位准确的特　点，是当今先进的混凝土检测技术。　．　关键词：声波ＣＴ；混凝土无损检测；计算机反演成像；三峡工程　中图分类号：ＴＶ　５４４　文献标识码：Ｂ　１　声波ＣＴ无损检测的基本原理　根据弹性波的运动学和动力学特征，弹性波层析成像方　法可以分为两大类：一是以运动特征为基础的射线层析成像；　二是以动力学特征为基础的波动方程层析成像。　作为反演声波穿透的射线层析成象，其基本思想是根据　声波的射线几何运动学原理，将声波从发射点到接收点的旅　行时间表达成探测区域介质速度参数的线积分，然后通过沿　７２　ｏ０　８　线积分路径进行反投影来重建介质速度参数的分布图像。　混凝土声波ＣＴ无损检测，就是根据声波射线的几何运　动学原理，利用最先进的声波发射、接收系统，在被检测块体　的一端发射，在另一端接收，用声波扫描被检测体，然后利用　计算机反演成像技术，呈现被检测体各微小单元范围内的混　凝土声波速度，进而对被检测体作出质量评价。　图１　声波穿透剖面布置图　由于挑流鼻坎底部曲面与Ｘ一２０　１０５　ｍ直立面呈不规　则对应形态，造成声波发射与接收角度偏差较大，使接收换能　器接收方向偏离声波发射的主能量区，造成声波接收能量偏　弱，为此应改变接收换能器的方向使接收换能器的方向对应　发射换能器发射的声波主能量区。　２　现场检测技术　用于现场的观测系统为一发多收声系，即在一侧单点发　射，另一侧作扇形排列接收，然后逐点同步沿剖面线移动进行　扫描观测。　３　资料处理方法　３．１　资料预处理　工作布置遵循以下原则，发射或接收必须分别在同一高　程上，以便形成扫描剖面；各发射点和接收点必须精确测量坐　标；发射和接收点距均应在０．４　ｍ以下，发射与接收点之间的　利用ＤＢ　声波采集系统随机配置软件，将野外采集的声　波全波形信号重新显示在计算机屏幕上，由人工拾取声波初　至时。为确保ＣＴ成像的质量，只有那些起跳干脆，首波清晰　可读的数据才被录用。　距离应大于８　ｍ，以提高射线密度。　根据以上原则和泄流深孑Ｌ挑流鼻坎形态，我们在Ｘ一　２０　１０５　ｍ直立面．高程分别为７８　ｍ、７５　ｍ、７２　ｍ的水平线上　鉴于本工区声波穿透的接、发距为０．４　ｍ，为了保证一定　的可辨率，采用０．５　ｍ×０．５　ｍ的网络。　３．２资料处理方法　布置声波发射排列，在Ｘ：２０　０９５　ｍ、２０　０９２　ｍ、２０　０９２　ｍ水　平直线上分别布置声波接收排列，形成３个声波扫描剖面进　行工作（图１）。全部声波ＣＴ资料现场计算机记录并存盘保　存。　层析算法：采用ＡＲＴ、ＳＩＲＴ直线算法处理资料，压制影　响ＣＴ成像的不利因素，以得到较好的图像为最终目标。　３．３　图件的生成　现场声波ＣＴ检测设备采用先进的超磁质大功率声波发　射震源和ＤＢ　声波采集系统。该系统发射功率可达１　０００　ｗ；发射系统主频为８　Ｋ，接收系统频率为１　Ｋ、１０　Ｋ，采样率　８位２０　ＭＨｚ，采样间距１Ｏ　ｓ，被测时间误差小于１个采样间　距时间”×１０～ｆｆｓ，重复性好。　利用ＡｕｔｏＣＡＤ、ＭＡＰＣＡＤ等软件，生成ＣＴ层析成像。　声波处理流程：拾取初至纵波一编辑ＣＴ成像数据一ｃＴ　处理产生Ｖ　数据一ＡｕｔｏＣＡＤ、ＭＡＰＣＡＤ进行图形处理、编　辑、拼接一彩色激光打印　现场检测严格按《水利水电物探规程））ＤＬ－－５０１０—９２标　准执行。　】８　４　应用实例　图２为三峡工程泄洪坝段泄２Ｏ　深孑Ｌ挑流鼻坎声波ＣＴ　维普资讯 http://www.cqvip.com 工程建设　中国三峡建设　０７／２００２　２０—１　２０－２　２０－３　２０ｌ０５　００　７５　００　２０ｏ９２００　７６　０　三个削面Ｖｐ频态分布罔　１一　广　『¨　ｖ　）　２　２剖面Ｖｐ频志分市用　Ｖｐ　（ｍ／ｓ）　【卜ｊ剖　ｐ频态分布ｆ　图２　长江三峡泄洪坝段泄２Ｏ　深孔挑流鼻坎声波ＣＴ成果图　无损检测成果图，即２Ｏ一１、２Ｏ一２、２０—３剖面ＣＴ层析成像　（相对低速）；若存在有较大的缺陷则Ｖ　值更低。　成果图。３个剖面均为同一混凝土建筑物块体不同高程　因此，我们可以直接从图上清楚地看出：①被检测体剖面　（７２．０、７５．０、７８．０）上的ＣＴ穿透剖面。　存在混凝土密实性问题的大小程度及位置；②各剖面混凝土　从２Ｏ一１剖面（为最上层的穿透剖面）可见，整体波速值　密实性问题的关系，进而可以对被检测体作出质量评价。口　较高，大于４　３００　ｍ／ｓ的占９Ｏ．７５　，低于４　０００　ｍ／ｓ仅占　０．２９　。波速分布：左下角与右上角之间为相对低速区，Ｖ　参考文献：　为４　３００　ｍ／ｓ左右，呈条带状分布，其它部位　大于　［１］　肖柏勋．钻孔地球物理参数的数据处理与分析研究　４　５００　ｍ／Ｓ。　ｒＲ］．１　９８９．　２Ｏ一２剖面（为中间层的穿透剖面）：　［２］　刘方文，熊永红等．三峡工程强度成长期混凝土质量缺　波速值及其分布特征大体与２Ｏ一１剖面相似，有所区别　陷物探快速无损检测试验研究报告［Ｒ］．２００１．　的是，相对低速部分要少一些，其分布没有连续性。　［３］　杨文采．地球物理反演和地震层析成像Ｉ－Ｍ］．地质出版　２Ｏ一３剖面（为最下层穿透剖面）：　社，１９８９．　整体低速异常区域形态与２Ｏ一１、２Ｏ一２剖面相似，但相　［４］杨文采，李幼铭。刘家琦．应用地震层析成像［Ｍ］．地质　对低速区更少（右上角的低速区可能是混凝土接缝所引起），　出版社，１９９３．　且呈零星分布。　［５］　刘方文，刘润泽．乌江构皮潍水利枢纽初步设计阶段坝　从整体情况看：上述３个剖面相距较近，声波相对低速区　区综合物探报告［Ｒ］．１　９９５．　分布位置上下对应较好，可反映该检测区域混凝土欠密实及　［６］李张明，文志祥．长江三峡工程泄洪坝段泄１８　～２３　其分布特点：最上层的剖面声波相对低速区较大、较多，声波　深孔挑流鼻坎声波ＣＴ检测成果报告［Ｒ］．２００２．　速度较低；中间层剖面声波低速区较小、较少，声波速度相对　（编辑：陆一芳胡少华）　较高；最下层剖面声波相对低速区更小、更少，声波速度较上　剖面高，它们说明：建筑物底部混凝土密实情况较好，中部次　之，上部（表层）较差。　收稿日期：２００２—０２～１０　根据三峡工程多年混凝土检测资料表明，完好的混凝土　作者简介：文志祥，长江委长江工程地球物理勘测研究院，工　声波速度　值大于４　３００　ｍ／ｓ，一般多为４　５００　ｍ／ｓ，而存在　程师。　局部轻微缺陷的混凝土声波速度　值为４　０００～４　３００　ｍ／ｓ　１９