[发明专利]一种喷射混凝土与围岩断裂的检测装置及检测方法

说明书

本发明公开了一种喷射混凝土与围岩断裂的检测装置，包括多个检测单元、引伸计和预制缝；所述检测单元位于预制缝两侧，引伸计安装在预制缝处；所述检测单元包括支架，超声波发射装置和超声波接收装置；所述超声波发射装置和超声波接收装置安装在支架上。本发明可对喷射混凝土与围岩内部的损伤进行检测。本发明还公开了一种喷射混凝土与围岩断裂的检测方法，保证无损的基础上，可测得喷射混凝土与围岩断裂的起裂时间点，进而得到断裂损伤的全过程演化。

技术领域

本发明涉及一种喷射混凝土与围岩断裂的检测装置及检测方法，属于混凝土结构与材料领域。

背景技术

在输水隧洞的建设施工过程中，由于喷射混凝土快速有效的优点而被广泛选择运用于施工现场支护结构的施工方法中。但由于喷射混凝土与围岩的粘结结构部分是整个衬砌结构的主要薄弱环节，围岩与喷射混凝土的相互作用关系是隧洞施工建设的关键问题，直接关系到隧洞施工过程中及使用服役期间的安全性、稳定性。隧道地质条件复杂多样，作为输水隧洞衬砌结构部分的围岩在隧洞开挖过程中不可避免的会存在初始损伤的情况。并且在复杂应力荷载作用下，喷射混凝土-围岩结构受弯拉荷载作用的影响较大。因此研究喷射混凝土-围岩三点弯曲断裂损伤演化模式对隧道设计与稳定性评价方面都具有重大意义和价值。

然而，目前对喷射混凝土与围岩断裂损伤的检测装置一般只能够观测表观裂缝的发育过程，而对喷射混凝土与围岩内部的损伤则无法检测。同时现有技术中一些无损检测手段不能够有效地判断试验过程中试件的起裂时间点，从而不能清楚地了解断裂损伤的全过程演化。

发明内容

本发明是提供一种喷射混凝土与围岩断裂的检测装置，可对喷射混凝土与围岩内部的损伤进行检测。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种喷射混凝土与围岩断裂的检测装置，包括多个检测单元、引伸计和预制缝；所述检测单元位于预制缝两侧，引伸计安装在预制缝处；所述检测单元包括支架，超声波发射装置和超声波接收装置；所述超声波发射装置和超声波接收装置安装在支架上。

优选地，所述支架包括铁套箍和位于铁套箍上的卡口；所述铁套箍的四个角部均通过转轴连接，所述卡口与螺钉配合，用于铁套箍的开合。

优选地，所述铁套箍上开设有通孔，通孔上连接有套环，套环大小与超声波发射装置和超声波接收装置匹配；所述套环与传感器盖帽过盈配合，用于将超声波发射装置和超声波接收装置固定铁套箍上。

优选地，所述超声波发射装置位于铁套箍的其中一个角部上；所述检测单元之间的超声波发射装置呈对角线设置。

优选地，所述预制裂缝的缝高比为0.1。

本发明还提供了一种喷射混凝土与围岩断裂的检测方法，保证无损的基础上，可测得喷射混凝土与围岩断裂的起裂时间点，进而得到断裂损伤的全过程演化。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种喷射混凝土与围岩断裂的检测方法，采用上述检测装置实现，包括以下步骤：将检测单元、引伸计和预制缝安装于试件上，并记录每条超声波传播路径下超声波发射的时间与接收信号的时间；根据所述超声波发射时间与接收信号的时间，计算平行于断裂面的每条传播路径下的超声波传播波速，以及所述超声波传播波速的均值v_V；计算垂直于断裂面的每条传播路径下的超声波传播波速，以及所述超声波传播波速的均值v_H；根据v_V，绘制得到平行于断裂面的超声波波速随时间的变化曲线；根据v_H，绘制得到垂直于断裂面的超声波波速随时间的变化曲线。

进一步地，所述平行于断裂面的每条传播路径下的超声波传播波速，垂直于断裂面的每条传播路径下的超声波传播波速由如下公式计算得到：