基于錘擊法的隧道襯砌背后空洞檢測原理研究.pdf

1、隨著我國隧道建設快速發(fā)展，隧道病害問題越來越嚴重。在諸多隧道病害中，襯砌背后接觸狀態(tài)不良是主要成因之一，會直接誘發(fā)各種隧道病害，影響隧道結(jié)構的安全性。錘擊法在樁基完整性檢測及混凝土板狀結(jié)構缺陷檢測等方面應用廣泛，但在隧道結(jié)構病害檢測方面的研究及應用相對較少。本文在中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金資助項目“隧道結(jié)構動力無損檢測評價方法研究(NO.2016JBM034)”的支持下，開展了基于錘擊法的隧道襯砌背后空洞檢測的原理性試驗研究，并進行

2、了數(shù)值模擬計算，通過時域分析、頻域分析、時頻域分析、相關性評價及分形盒維數(shù)計算等手段，研究了混凝土板后土體參數(shù)（密度、含水率）變化對空洞存在情況檢測的影響、錘擊法檢測混凝土板后空洞尺寸及影響范圍等問題，實現(xiàn)了定性分析與定量評價。主要工作如下:
　　1、建造了基于錘擊法的隧道襯砌背后空洞檢測的原理性試驗模型，開展了關于混凝土板后土體參數(shù)變化對錘擊法檢測空洞存在情況的影響、錘擊法檢測混凝土板后空洞尺寸及影響范圍的試驗研究;
　　

3、2、分別改變混凝土板后土體的密度和含水率，利用錘擊法檢測混凝土板表面的加速度響應，分析不同土體密度及含水率條件下加速度響應的變化規(guī)律;
　　3、在混凝土板背后埋置空洞，分析不同土體參數(shù)條件下，混凝土板表面振動加速度響應在有、無空洞工況下的區(qū)別，并研究了混凝土板背后土體參數(shù)變化對錘擊法檢測空洞存在情況的影響;
　　4、改變混凝土板后空洞的尺寸，通過布置測線、移動測點位置，測定不同位置處的加速度響應并計算其分形盒維數(shù)，通過分形盒

4、維數(shù)變化規(guī)律判斷空洞大小及其影響范圍;
　　5、建立有限元模型，進行數(shù)值模擬擴展分析。根據(jù)試驗結(jié)果對數(shù)值模型進行校核，分析混凝土板后土體密度、動彈性模量及泊松比變化對空洞存在情況檢測的影響;改變空洞尺寸，利用錘擊法檢測不同空洞尺寸工況下混凝土板后空洞的大小及其影響范圍。
　　經(jīng)過上述研究發(fā)現(xiàn):
　　1、隨著混凝土板后土體密度及含水率增大，混凝土板加速度響應減小，振動衰減速度加快，頻譜曲線更加平緩;
　　2、隨著混

5、凝土板后土體密度減小，混凝土板與土體之間接觸狀態(tài)趨于不密實，對空洞檢測造成一定影響;而含水率變化對空洞檢測影響不大;
　　3、在空洞區(qū)域范圍內(nèi)，混凝土板表面加速度響應盒維數(shù)較為穩(wěn)定，隨著測點位置遠離空洞區(qū)域，盒維數(shù)逐漸減小并再次趨于穩(wěn)定，通過分析加速度盒維數(shù)的變化實現(xiàn)了對混凝土板背后空洞大小及其影響范圍的定量評價;
　　4、通過數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)，混凝土板后土體密度、動彈性模量變化會對空洞檢測造成一定影響，而泊松比變化對混凝土