[发明专利]一种基于压电阻抗的预制管廊接缝渗水检测方法

说明书

本发明公开了一种基于压电阻抗的预制管廊接缝渗水检测方法，包括以下阶段：第一阶段，预测试：包括布置压电传感器阵列，建立压电导纳测试系统，将压电导纳信号作为探测指标，构建各级水量下压电导纳信号与水量的关系式；第二阶段，正式测试：应用预测试阶段构建的关系式，依据压电导纳信号对预制管廊结构接缝渗水进行实时监测。本发明采用压电阻抗法来进行渗水的检测，使用RMSD指标来对渗水水量进行定量的描述，结构简单，使用方便，检测实时性高，便于预制管廊结构接缝渗水的及时检修。

技术领域

本发明属于土工工程技术领域，涉及到结构渗漏水检测，具体涉及一种基于压电阻抗的预制管廊接缝渗水检测方法。

背景技术

随着城市化进程的不断加速，各种道路设施建设得越来越多，给排水、电力及燃气管道的维修和检查是十分普遍的，由此导致城市路面的反复开挖及回填施工，造成极大的不便并带来巨大的浪费；为了彻底解决该问题，以集约化的方式为市政管线建设提供可靠的地下空间，地下管廊结构应运而生。

对于综合管廊而言，防水是非常重要的。对于整体现浇式的管廊来说，防水的根本防线是混凝土结构自防水，抗渗漏的关键是结构自防水。因此，在实际的综合管廊施工过程中，施工人员要了解和掌握影响混凝土自防水效果的因素，从而采取有效的预防措施，提升混凝土的抗渗性能，达到防水的目的。然而对于预制分块式管廊结构，相对于现浇管廊结构多了许多接缝。尽管我们会采取一些防水措施，例如安置防水胶条等能够进行一定的防水保护，但是这些接缝在长年累月的使用下，始终存在渗水的安全隐患。由于处于地下环境并受地下水侵蚀,接头防水问题成为推广应用预制综合管廊急待解决的关键问题。

采取更为有效的防水措施固然重要，但是若在渗水发生时能及时检测到并提前预警同样尤为重要。漏水检测设备有很多种，常见的有光电漏水传感器与水浸传感器。水浸传感器是基于液体导电原理，用电极探测是否有水存在，再用传感器转换成干接点输出。水浸传感器包括接触式水浸探测器和非接触式水浸探测器。接触式水浸探测器利用液体导电原理进行检测，正常时两极探头被空气绝缘；在浸水状态下探头导通，传感器输出干接点信号。当探头浸水高度约1毫米时，即产生报警信号。非接触式水浸探测器，利用光在不同介质截面的折射与反射原理进行检测。然而这些水浸传感器体积都较大，都不便于安装在预制管廊结构的接缝内部或外部。实际上针对预制管廊结构，目前还没有比较方便且可靠的漏水传感器来进行接缝处的渗水漏水的检测。

压电陶瓷作为一种智能材料，近年来发展迅速。使用压电陶瓷制作的压电传感器是一种基于压电效应的传感器，具有频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、重量轻等优点。压电传感器在土木工程检测领域的应用主要包括压电导波技术和压电阻抗技术。压电导波技术通常是通过粘贴在结构表面或埋置于结构内部的压电陶瓷片产生和接收导波信号来进行结构健康状态的检测。压电阻抗技术对结构的初始缺陷和早期微损伤具有高度敏感性，这种方法通常也是将压电陶瓷片粘贴在结构表面或内部，然后再将压电陶瓷片正负极分别焊接导线，并施以电压激励，通过仪器采集得到的导纳信号来反应结构本身物理参数的变化，因此压电阻抗法被广泛运用于结构损伤检测中。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题和缺陷，本发明提供了一种基于压电阻抗的预制管廊接缝渗水检测方法，采用压电阻抗法来进行渗水的检测，使用RMSD指标来对渗水水量进行定量的描述；由于发生渗水后，结构刚度短期内不会发生减小，因此压电导纳信号的共振频率也不会发生偏移，依据这个特点，可以排除结构刚度变化而导致的RMSD指标的变化。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种基于压电阻抗的预制管廊接缝渗水检测方法，包括以下阶段：

第一阶段，预测试：包括布置压电传感器阵列，建立压电导纳测试系统，将压电导纳信号作为探测指标，构建各级水量下压电导纳信号与水量的关系式；

第二阶段，正式测试：应用预测试阶段构建的关系式，依据压电导纳信号对预制管廊结构接缝渗水进行实时监测。