<cite id="u3itx"></cite>

    <ins id="u3itx"></ins>

      <tt id="u3itx"></tt>

      歡迎光臨蘇州圣全科技有限公司網站!
      全國服務咨詢熱線:

      15295640105

      技術文章 / article 您的位置:網站首頁 > 技術文章 > Cscan聲波散射成像技術:大體積混凝土結構質量無損檢測有新招!

      Cscan聲波散射成像技術:大體積混凝土結構質量無損檢測有新招!

      發布時間: 2022-09-05  點擊次數: 505次

      大體積混凝土結構是橋梁工程、建筑工程、水利工程等現代土木工程中的重要結構,其體積大、施工難度高、水泥水化熱難以控制、內部受力復雜,內部經常出現施工冷縫、不密實甚至空鼓等缺陷,需要采取適當的檢測方法對其進行檢測。

      大體積混凝土體積大,常規混凝土無損檢測方法如超聲回彈法、沖擊回波法、雷達法等對其不適用,而鉆芯法等有損檢測方法難以對大體積混凝土構件進行整體評價。聲波CT法在交通和水利行業已得到相對成熟的應用,但聲波CT法需要至少兩個可測面,才能整體評價大體積混凝土的質量。


      圖片




      下面來介紹一種可用于檢測如LNG(液化天然氣)儲罐基坑(只有一個可接觸面)的大體積混凝土結構無損檢測新技術——聲波散射混凝土掃描成像技術(Cscan)。




      Cscan技術的基本原理及特點


      Cscan聲波散射成像技術是在地震學基礎上發展起來的新技術,其以非均勻介質模型為基礎,借助散射波對結構界面和介質波速進行成像,實現檢測混凝土結構的目的。


      對于同一種工程材料,當其密實性和膠結程度不均勻時,如存在松散、空鼓等情況,會出現局部的彈性波阻抗異常區。這些彈性波阻抗異常區是散射源,在沖擊波的激勵下會產生散射波。Cscan技術原理如圖1所示。彈性波阻抗差異越大,散射波能量越強。通過接收的到散射波走時和幅值可對異常區的位置和形態進行精細成像,從而確定混凝土內部缺陷的位置。彈性波會在尺寸遠遠大于波長的彈性波阻抗差異界面形成反射,這是反應介質分層特性最直接的指標,是物探解釋的主要依據。通過定位混凝土構件的底部強反射界面,可確定混凝土構件的底界面位置,這是檢測的物理基礎。聲波散射成像技術已成功應用于風電塔基礎混凝土的質量檢測中。



      微信圖片_20220905161042.jpg




      圖1 Cscan技術原理示意 

      Cscan現場采集

        Cscan混凝土檢測設備如圖2所示

      微信圖片_20220905161119.jpg

                                                    圖2 Cscan混凝土檢測設備


      Cscan法的數據采集方案主要基于散射波的特點與數據處理技術的要求來制定,與反射法的采集方案截然不同。Cscan法需要突出混凝土內部的局部異常,重點解決每個數據近激發點下的結構特征。檢波器間距和炮間距關系到結果的橫向分辨率,工作頻率關系到縱向分辨率,因此需要采取“小間距、短排列、高頻率"的采集方式。


      Cscan單測線采集方式如圖3所示,通常使用32道檢波器拖纜,間距為25 cm進行信號接收,激發方式為50 cm偏移距激發,震源檢波器同步滾動,每次滾動步長為50 cm。因為在單個數據中道數越多越容易進行同相軸追蹤,所以使用檢波器拖纜接收信號,進而易于方向濾波,同樣保證了排列長度大于1/4波長,防止出現假頻。雖然使用檢波器拖纜的效率比使用獨立檢波器的效率高,但需要采用隔聲材料(如隔音棉等)包裹拖纜以減少干擾波的影響。

      微信圖片_20220905161249.jpg




      圖3 Cscan單測線采集方式示意

      Cscan數據處理


      數據處理流程:

      ① 根據直達波走時,進行時間校正;
      ② 調整時間增益,增強深部數據;
      ③ 進行帶通濾波,濾除低頻和高頻干擾;
      ④ 進行方向濾波,濾除干擾波;
      ⑤ 進行波速掃描,確定混凝土構件的波速結構;
      ⑥ 進行合成孔徑偏移成像,對混凝土構件內部進行成像;
      ⑦ 對偏移圖像進行工程解釋。


      方向濾波技術:

      濾波是散射數據處理中最為重要的環節之一,行之有效的是以下3種二維濾波技術:F-K、T-P與雙曲Radon變換。其相互之間的關系如圖4所示(τ為斜率;p為截距;ω為角頻率;v為波速)。

      微信圖片_20220905161438.jpg

      圖4 二維濾波技術及其相互關系

      前兩種技術是線性濾波技術,功能類似,都是根據視速度差異濾除直達波、面波等具有線性走時特征的信號干擾。雙曲Radon濾波技術功能更加強大,除了能濾除線性走時的干擾波,還可以濾除多次波,是常用的濾波方法。利用雙曲Radon變換,將時間-空間域原始信號轉變成時間-波速域數據,再根據混凝土波速確定濾波參數(一般大于2000 m/s),最后進行雙曲濾波?,F場采集混凝土內反射波/散射波的原始信號及雙曲濾波后的信號如圖5和圖6所示。

      微信圖片_20220905161447.jpg

      圖5 混凝土內反射波/散射波的原始信號

      微信圖片_20220905161450.jpg

      圖6 原始信號雙曲濾波后的信號



      速度掃描技術



      對濾波后的數據進行速度掃描,反演出激發點下方混凝土的波速分布,重建混凝土構件內的波速分布?;炷翗嫾亩S波速掃描結果界面如圖7所示,極值點能量強表示存在強反射/散射界面。黑色極值點(圖中十字所標注的點)表示彈性波阻抗差為正,即極值點所在界面為增速界面,反之為減速界面。極值點的選擇方式為自動+交互(算法自動拾取與手動選點結合)。

      微信圖片_20220905161731.jpg

      圖7 混凝土構件的二維波速掃描結果界面



      偏移成像技術:

      采用合成孔徑成像技術,使用相關域內的觀測數據與二維波速掃描給出的偏移速度,重建地質異常體的空間圖像,展現混凝土內的界面位置與異常體形態。

      工程解釋要點


      Cscan技術得到的結果是空間域的偏移圖像與波速圖像。偏移圖像是對混凝土構件內部不均勻性界面的彈性波阻抗差異大小的成像。偏移圖像的工程解釋遵循如下原則:


      1

      偏移圖像內的紅藍條紋表示混凝土內存在波阻抗差異界面。條紋數量少,表示結構均勻,條紋多表示結構均勻性差。條紋的位置就是混凝土內界面的位置,條紋顏色越深,表示波阻抗差異越大。

      2

      紅色條紋表示正反射,說明相比于界面上部介質,下部介質的波阻抗高,波速大,密實性好,彈性模量高,剛性強。

      3

      藍色條紋表示負反射,說明對應界面下部介質相比于上部介質,其波阻抗低,波速低,密實性差,彈性模量低,剛性弱。

      4

      組合的藍紅條紋表示條紋部位混凝土不均勻、欠密實。

      波速圖像主要反映介質的物理力學性能狀態,波速高的混凝土堅硬,承載力大;波速低的混凝土松軟,承載力小。判斷混凝土是否存在空洞、不密實、裂縫帶等缺陷的主要依據是低波速異常?;炷量v波波速與混凝土的標號存在正相關關系。檢測結果的工程解釋以偏移圖像為主,以波速圖像為輔,一般情況下兩者得出的結論是一致的,可以互相驗證。


      現場應用及驗證

      對某下沉式LNG儲罐基坑進行混凝土密實性檢測。該大體積混凝土構件為圓柱體,直徑100米,高3.8~4.3米。檢測時儲罐外圈有結構物正在施工,無法檢測最大直徑的位置。儲罐基坑混凝土密實性檢測測線布置如圖8所示。



        儲罐基坑混凝土測線偏移圖像如圖9所示,分析圖9可得到以下結論:

      1

      出現在水平距離為0~7米與89~96米,深度為3.8米附近和水平距離為7~89米,深度為4.3米附近的黃色條紋是基坑混凝土結構的底部界面。

      2

      混凝土底部界面清楚,中部厚約4.3米,兩側減薄,厚度與設計值基本一致。

      3

      水平距離為0~28米,深度為2.5~4.0米處存在斷續的紅、藍條紋,表明混凝不均勻,存在結構差異較大的界面。推斷或為骨料粒度過大、或為振搗不足所致。


      圖片


      圖9 儲罐基坑混凝土測線偏移圖像

      儲罐基坑混凝土剖面波速圖像如圖10所示。分析圖10可得到以下結論:

      1

      剖面內混凝土波速為1900~3700 m/s,均勻性較差;現場分幾個位置進行澆筑,澆筑的位置波速高,上下均勻,澆筑位置間的混凝土波速較低(1900 m/s),以深藍色表示。

      2

      水平距離為45~55米的中心范圍內,從上到下混凝土波速偏高,達2800~3700 m/s。

      3

      水平距離為0~28 m處,波速差異大,表示混凝土欠均勻,離散度較大,與偏移圖像得到的結論一致。


      圖片


      圖10 儲罐基坑混凝土剖面波速圖像


      為驗證檢測結果,在水平距離為3米處鉆取芯樣,芯樣長度為2.9米,如圖11所示。該芯樣整體質量較好,但芯樣在距表面2.53米處斷為兩截,且在2.53~2.90米深度范圍內存在小氣孔和垂直狀裂縫,與Cscan檢測的結果基本一致。

      圖片


      圖11 鉆取芯樣的外觀

      結語


      Cscan聲波散射成像技術具有以下特點:
      ① 可在單一測面進行檢測,適用于只露出一個檢測面且檢測距離較深的大體積混凝土構件;
      ② 采用方向濾波技術可濾除干擾波,抗干擾能力強;
      ③ 采用時間-波速域二維掃描技術,可確定混凝土構件內部的波速結構;
      ④ 采用偏移成像技術,將反射、散射界面繪制在圖像中,能更直觀地展示混凝土構件內缺陷的位置與形態。
      LNG儲罐基坑混凝土的檢測結果表明,Cscan技術檢測結果準確,可供檢測人員參考。



      技術支持:化工儀器網   sitemap.xml   管理登陸
      © 2023 版權所有:蘇州圣全科技有限公司   備案號:蘇ICP備2021056184號-1

      聯系我們

      contact us

      咨詢電話

      0512-65309984

      掃一掃,關注我們

      返回頂部




      私人精油推拿按摩视频

        <cite id="u3itx"></cite>

        <ins id="u3itx"></ins>

          <tt id="u3itx"></tt>