[发明专利]用于衬砌结构背后脱空程度的检测方法

说明书

本发明公开了一种用于衬砌结构背后脱空程度的检测方法，该方法通过在待测衬砌外进行声波检测，将接收的脉冲回波信号进行数据处理，再从声波信号频域图中提取基于频域信号的特征参数，将提取的特征参数计算频能密度比α，从而判断衬砌结构背后脱空程度。本发明提供的用于衬砌结构背后脱空程度的检测方法是对隧道中的衬砌进行声波检测；将所接收到的声波信号进行数据处理；从频域图中提取一种基于频域信号的特征参数；将该参数定义为频能密度比α，从而判断衬砌是否脱空以及脱空程度大小。该方法流程简单，优势明显。

技术领域

本发明提供一种检测方法，涉及工程结构缺陷检测技术领域，特别涉及隧道衬砌背后脱空程度的检测方法。

背景技术

最近十几年，中国的铁路与公路建设迎来了高速发展期。但是由于地域的广阔和地质条件的复杂多变，在许多山区地区建设难度大大增加。隧道作为地下工程中一种主要结构形式，很好的解决了这一工程问题。隧道的应用不仅缩短了行车距离，提高行驶效率，而且对自然环境也起到了一定的保护作用。

但是隧道工程多位于地下，在施工过程中具有隐蔽性，复杂性以及不确定性，一旦出现质量问题往往会带来严重的工程事故。洞身衬砌是沿隧道洞身周边用钢筋混凝土修筑的支护结构，用来承受围岩的压力，防止围岩变形，衬砌背后脱空是一种常见的隧道质量问题。图1为无空洞的隧道结构示意图，图2为存在空洞的隧道结构示意图。由于现有技术的局限性，因为衬砌灌浆过程的隐蔽性，注浆压力不够或者钢筋的屏蔽作用都可能导致衬砌与围岩发生脱空的现象，如图2所示。当衬砌结构存在空洞时，衬砌结构的承载力会下降，严重时会导致衬砌结构失效，因此衬砌结构的质量检测尤为重要，若不能及时检测出这些空洞的存在，有可能造成巨大的工程问题并带来巨大的损失。

声波检测作为一种有效的无损检测方法，广泛应用于结构的内部缺陷检测。声波法具有激发容易、检测工艺简单、操作方便等优点。并且根据不同的检测对象可以选用不同频率的声波来进行检测。研究表明，能够描述结构内部缺陷的信息很多隐藏在声波仪所接收到的回波信号中，国内的一些研究人员针对用声波法进行隧道无损检测开展了相关检测研究。如中国发明专利申请公开了一种隧道衬砌混凝土脱空的检测方法，该方法是首先按隧道衬砌混凝土的施工工艺制作一块隧道衬砌混凝土标准模块，然后测量标准模块的声波反射参数，以该声波反射参数作为标准参数；然后再在待测衬砌混凝土表面布置一组测点，在各测点安置声波频率收发拾震器，声波频率收发拾震器与声波频率发射接收仪连接；通过声波频率发射接收仪测量待测衬砌混凝土各测点的声波反射参数，并将各测点的声波反射参数与标准参数进行比较，根据比较结果得出各测点处衬砌混凝土的脱空情况。其需要制作实验试块，并且试块与实际工程情况有较大的差别，不能判断脱空的大小程度。

但是对于如何定量的检测出空洞的性状方面的研究不多，准确的检测结构内部缺陷的尺寸是声波检测领域的研究重点，是现在工程结构缺陷检测技术领域急需解决的问题之一。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种用于衬砌结构背后脱空程度的检测方法，通过提取频谱数据中的特征参数(如声波信号)进行数据处理，从而实现对衬砌结构背后脱空程度的精确检测。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

用于衬砌结构背后脱空程度的检测方法，包括如下步骤：

步骤a)在待测衬砌部位激发脉冲波，接收待测衬砌结构内部反射的脉冲回波信号；

步骤b)将步骤a)所得的脉冲回波信号进行数据处理，计算声波信号频域图的相邻峰值对应的频率得频量密度E_f；

步骤c)将步骤b)所得频量密度E_f进行对比，判断所测衬砌部位的背后脱空程度。

优选地，通过公式(1)计算频量密度E_f：