混凝土大坝声波层析检测系统的研制及应用<%=id%>

所属分类：	计算机软件	项目来源：	自创
技术持有方姓名：	中国水利水电科学研究院	所在地域：	北京
是否中介：	否	是否重点项目：	否
技术简介：	混凝土大坝是中国大中型水电站的主要建筑物，其中不少大坝存在着不同程度的老化及病害。当前为了了解混凝土大坝的工作性态，对混凝土大坝进行安全监测，传统的方法是在混凝土大坝的确定坝段，确定断面上布置监测仪器，埋设各种仪器如应力计、应变计等，根据仪器的监测结果来了解大坝的工作性态。由于(1)大坝运行过程中发生的病害不一定是在原来埋设仪器的断面，因此无法进行全面监测。(2)大坝运行数十年后(一般30～50年)内部埋设仪器已逐步失效，无法再进行监测。声波层析检测的功用是对混凝土大坝内部特性进行全面检测。检测断面可以任意选择，它可以检测出确定断面上混凝土内部特性参数的分布情况及缺陷病害的位置，因此可以确定混凝土大坝内部的质量，了解混凝土大坝的性态。该层析检测系统主要技术特点为：1.应用纵波进行无损检测，得出混凝土坝内部Vp的分布情况，根据Vp。值来推算混凝土弹模。由于混凝土静弹与动弹值有差别。因此不采取应用Vp值来计算混凝土动弹，而是直接求取Vp与混凝土静弹的关系，得出Vp与混凝土弹模关系曲线，从而可以测出检测断面混凝土坝体内部病害及弹模的分布图。2.发射振源采用专用振源，它具有发射波形稳定、具有广角发射性等优点。其最大发射角为±80°，发射波形的稳定性和可重复性好，可以方便现场叠加处理，减少随机干扰。发射信号的高频特性(发射频率超过1000Hz)，使得发射波的波长降低，提高检测分辨率。声波发射探头的发射角为±80°，所以坝上射线覆盖面比较宽广。3.声波发射能量在600～2000焦耳之间任意调节，以适应不同型式混凝土坝的检测要求。声波的混凝土最大穿透距离大于100m，同时声波发射探头能在水下80m处工作。除使用水下的发射振源外，该系统还配备了适用于水上部分的锤击振源。4.采用专用的声波接收系统。传统层析检测接收系统一般利用现有地震仪进行信号的接收，其检测频谱讯号频率为约300Hz，无法满足高精度的测试要求。目前该项目声波最高频率能到2000Hz，为了要进行波形分析，接收系统最少要大于讯号基频的3次谐波，因此声波层析检测系统的频宽设定300Hz-8000Hz。同时系统的A/D采样率也大幅度进行了提高，达到2MHz。5.在对混凝土大坝进行声波层析检测时，目前主要应用声波射线传播时间进行分析计算，但是在对老坝检测时，由于混凝土坝中存在低强区或有病害的区域，声波透射时，这些异常区对声波首波波速的影响没有对其波形及振幅的衰减影响大，亦即首波波形发生较大的畸变或振幅产生较大的衰减，根据这些波动参数的变化更易判别混凝土内部存在的异常区，因此在该项目的检测接收系统中具有对首波波形进行频谱分析的功能(即FFT分析计算功能)。进一步提高系统的诊断能力。6.考虑声波的衍射效应，声波的传播路径为弯曲射线，系统分析软件采用了计算机射线跟踪技术逼近实际声波传播路径，同时系统软件提供了代数重建技术(ART)、联合叠代重建技术(SIRT)等多种反演方法。系统软件具有人机界面友好、操作简便、计算速度快捷等特点。该系统具有国际先进水平，填补了国内空白。系统研制成功以来，已经在吉林丰满水电厂大坝、北京沙场水库大坝等工程中进行了现场应用，满足了用户所需，解决了工程问题，并取得了较好的社会、经济效益。

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