[发明专利]一种堆石坝水下混凝土面板裂缝的检测装置及其检测方法

说明书

本发明公开了一种堆石坝水下混凝土面板裂缝的检测装置及其检测方法，该检测装置包括牵引装置、随牵引装置移动且与混凝土面板接触的感应装置、固定于牵引装置上用于振击混凝土面板的激励装置，所述感应装置和激励装置上分别安装有用于采集所述振动信号的信号采集仪；还包括用于接收并处理所述信号采集仪采集到的振动信号的信号处理装置，所述信号处理装置根据激励装置和感应装置上采集到的振动信号识别裂缝情况。该方法通过对激励信号和响应信号的分析处理，构建基于ARX模型参数的损伤诊断指标，给出混凝土面板的损伤分布情况，能够实现堆石坝混凝土面板水下目标区域的裂缝等损伤的检测，具有高效准确、稳定性高、操控性强、检测成本低的优点。

技术领域

本发明涉及一种面板裂缝的检测装置及其检测方法，尤其涉及一种堆石坝水下混凝土面板裂缝的检测装置及其检测方法。

背景技术

混凝土面板堆石坝是以堆石材料为支撑结构，并在上游设置面板作为防渗结构的一种堆石坝，具有适应性较好和经济效益明显等特点。随着设计水平的提高和筑坝施工方法的日益成熟，出现了百米级坝高的混凝土面板堆石坝。而高面板坝的应力变形、结构稳定及面板裂缝机理较传统堆石坝更加复杂，上游面板在施工期和蓄水期时有不同程度的开裂现象，包括由坝体不均匀变形造成的结构性裂缝、混凝土本身性能而产生的收缩裂缝以及外界温度变化引起的温度裂缝等，这些裂缝的产生直接影响到大坝运行状态，因此堆石坝面板裂缝的及时检测对工程结构的安全稳定运行起着重要的作用。

传统的裂缝监测通常在重点检测部位埋设传感器等方式，但这种方式存在一些弊端：仪器存活率随坝体运行会不断降低、坏损仪器的更换难度大、监测范围十分有限以及难以识别裂缝的数目和形态等。同时由于结构应力和温度等原因，堆石坝的面板裂缝较多处于水面以下，传统裂缝检测手段在此工作环境下会受到局限，导致检测难度增大。

作为改进，主流的检测方法有人工潜水巡检和水下无人机拍照检查两种。人工潜水检查可实现对面板细微裂缝的有效识别，但人工巡检对设备和人员能力要求较高，人为误差难以避免，并且工作人员下潜深度有限，危险水域的检查可行性较低，尤其对于高坝，从而难以实现对面板的全范围检查；水下无人机检查对设备精度要求很高，但仍受限于水下清晰度或水下流速等复杂的工作环境问题，无法有效识别面板裂缝状态，并且设备成本过于昂贵。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种准确、简便、操作性强的堆石坝水下混凝土面板裂缝的检测装置；

本发明的另一个目的是提供一种利用堆石坝水下混凝土面板裂缝的检测装置检测裂缝的方法。

技术方案：本发明所述的堆石坝水下混凝土面板裂缝的检测装置，包括牵引装置、随牵引装置移动且与混凝土面板接触的感应装置、固定于牵引装置上用于振击混凝土面板的激励装置，所述感应装置和激励装置上分别安装有用于采集所述振动信号的信号采集仪；还包括用于接收并处理所述信号采集仪采集到的振动信号的信号处理装置，所述信号处理装置根据激励装置和感应装置上采集到的振动信号识别裂缝情况。

优选地，所述信号处理装置将激励装置和感应装置上的信号采集仪分别采集到的振动信号作为时间序列ARX模型的输入和输出信号，通过对所述ARX模型参数进行估计从而识别裂缝情况。

优选地，所述激励装置包括可绕转轴转动用于交替振击凝土面板的激励双锤，所述感应装置包括两个相互连接的滚动机构。

优选地，所述激励装置的激励双锤振击点间距与感应装置的两个滚动机构的间距相等。

优选地，所述激励双锤交替振击的频率为两个滚动机构的间距和牵引装置行进速度的函数。

优选地，所述激励双锤和两个相互连接的滚动机构上分别安装有信号采集仪。

优选地，所述牵引装置上固定有用于控制牵引装置行进的控制装置、对行进位置进行定位的定位装置。