专利名称：洞室钢衬混凝土脱空厚度的检测结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到ー种水エ建筑物理勘测检测结构，特别是ー种洞室钢衬混凝土脱空检测结构，属于水利工程技术领域。
背景技术：
在水利水电工程中，水エ引水隧洞压力管道是指从水库、前池或调压室向水轮机输送水量的管道，其一般特点是内水压カ大，承受水锤的动水压力。对于高水头的大型水电站，常见的压力管道一般是钢衬混凝土管。由于钢衬混凝土承担高压和防渗等功能，所以エ程要求钢衬与混凝土之间必须紧密接触。在施工过程中，钢衬与外包混凝土之间容易形成脱空缺陷，通过检测钢衬与混凝土的脱空缺陷，可以评估钢衬与混凝土的结合情况，并为消除缺陷施工提供技术指导。中国专利文献申请号为200820222263. 7、名称为“隧道衬砌脱空检测装置”的文件中公开了ー种隧道衬砌脱空检测装置，这种装置在城门隧道的两脚平面设置两个支架，在左支架上设空气压缩机，右支架上设蓄电瓶、可编程控制器、信号处理器、计算机，蓄电瓶通过导线与空气压缩机和可编程控制器相连接，计算机通过电缆与可编程控制器和信号处理器相连接，左支架上设一端与空气压缩机相连通，另一端设在右支架上的高压胶管，高压胶管上设10 20个振动电机和10 20个麦克风，振动电机通过导线与可编程控制器相连接，麦克风通过导线与信号处理器相连接。振动电机对隧道衬砌振动敲击发声，麦克风接收到的音频信号转换成电信号输出到信号处理器，信号处理器对电信号进行放大并进行A/D转换成数字信号输出到计算机，计算机确定出被敲击的部位是否有脱空病害和脱空的深度及面积。这种检测装置主要适用于城门形隧道(如果是全圆形隧道下部左右支架没有安装的着力点)，同时，这种方法对全断面都进行扫描检测，需要大量的振动电机和麦克风，操作和数据处理工作量大，同时装置的移动不方便，检测进度慢，成本高。因此目前检测洞室钢衬混凝土脱空厚度的技术方案还不够理想。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供ー种洞室钢衬混凝土脱空厚度的检测结构，以克服现有技术的不足。为解决上述技术问题，本实用新型的ー种洞室钢衬混凝土脱空厚度的检测结构，包括钢衬和钢衬后方的衬砌混凝土以及二者之间的脱空区，其中，在脱空区正上方的钢衬上设有ー换能器和震源，换能器通过电缆连接ー检测仪器。进ー步的，上述的洞室钢衬混凝土脱空厚度的检测结构，其中，所述震源与换能器的距离为O 2m。更进一歩的，上述的洞室钢衬混凝土脱空厚度的检测结构，其中，所述震源与换能器的距离为O. 5m时效果最佳。进ー步的，上述的洞室钢衬混凝土脱空厚度的检测结构，其中，所述震源是金属锤子。与现有技术相比，本实用新型提供了一种检测洞室钢衬混凝土的脱空缺陷的结构，由于采用了本实用新型的结构，在对洞室钢衬混凝土的脱空厚度进行检测时，采用震源振动钢衬面，引起钢衬面及下面的空气振动共振(空气共振又叫共鸣)，测试振动频率、振幅及相关參数，然后利用计算机计算出钢衬混凝土脱空厚度。这种结构利用简单便捷的装置，在脱空厚度与脱空程度方面检测效果好，并且使用的装置可根据检测点的位置快速移动，方便快捷，工作量小，检测成本低。
图I是本实用新型的结构示意图。附图中的标记为ト检测仪器，2-换能器，3-震源，4-电缆，5-钢衬，6-混凝土，7-脱空区。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进ー步的详细说明。本实用新型工作时，按照如下的方法进行如图I所示，钢衬5与混凝土 6之间的脱空部位为脱空区7，脱空区7在钢衬5上的投影面积为脱空区7的面积S。在检测前，由人工用特制的锤子或者其他工具在洞室可能存在混凝土 6脱空的位置敲击，根据敲击发出的声音和敲击时的手感判断是否存在脱空，对判断存在脱空的部位初步判定脱空面积后，划定脱空区7，脱空区7应完全包含初步判定的脱空面积区域。在脱空区7范围内的钢衬5表面安置固定好换能器2，换能器2通过电缆4与检测仪器I连接，在脱空区7范围内在换能器2的附近布置震源3。震源3与换能器2的距离ー般在O. 5m以内，最大不超过2m，这样可以保证换能器2准确接收到从震源3传来的振动信号。检测仪器I开机准备好后，用震源3振动钢衬5表面，振动波被换能器2接收，并由检测仪器I记录。振动波通过计算机处理分析，得出检测点的振动波主频振幅值Atl、振动波主频之后第5个波的振幅值A5以及振动波频率f等检测參数值。在脱空区7范围内移动测点和震源，以网格形式在脱空区范围内多个测点全覆盖检测，得到多组检测參数值，同时从振动波形中判定出脱空区的脱空面积S。将检测參数值和脱空面积S代入下式，可得到脱空区7各个测点的脱空厚度h。h = nSk~—
AJ在上式中h为测试点的脱空厚度(m)，S为脱空面积(m2)，k为脱空面积系数，k的取值在O. 2 O. 6之间，Aci为振动波主频振幅值，A5为振动波主频之后第5个波的振幅值，f为振动波频率(HZ)，η为率定參数；其中，脱空面积系数k和率定參数η为使用一组不少于9点的已知脱空厚度h和脱空面积S的脱空区(7)检测的振动波參数值通过试算法确定。一组已知脱空厚度h和脱空面积S的脱空区试算确定脱空面积系数k和率定參数η的方法为选定已知厚、中、薄脱空厚度h，分别对应已知大、中、小脱空面积S的脱空区的测点值，从k=0. 2，步长为O. 01，开始试算，至k=0. 6结束，取最佳拟合处的值为该脱空区的k和η值。本实用新 型的实施方式不限于上述实施例，在不脱离本实用新型原理的前提下采用的等同替换或等效变换形成的技术方案均属于本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.ー种洞室钢衬混凝土脱空厚度的检测结构，包括钢衬(5)和钢衬(5)后方的衬砌混凝土(6)以及二者之间的脱空区(7)，其特征在于在脱空区(7)正上方的钢衬(5)上设有一换能器(2)和震源(3)，换能器(2)通过电缆(5)连接ー检测仪器(I)。
2.根据权利要求I所述的洞室钢衬混凝土脱空厚度的检测结构，其特征在于所述震源(3)与换能器(2)的距离为O 2m。
3.根据权利要求2所述的洞室钢衬混凝土脱空厚度的检测结构，其特征在于所述震源(3)与换能器(2)的距离为O. 5m。
4.根据权利要求3所述的洞室钢衬混凝土脱空厚度的检测结构，其特征在于所述震源(3)是金属锤子。
专利摘要本实用新型公开了一种洞室钢衬混凝土脱空厚度的检测结构。该结构包括钢衬和钢衬后方的衬砌混凝土以及二者之间的脱空区，本实用新型在脱空区正上方的钢衬上设有一换能器和震源，换能器通过电缆连接一检测仪器。检测时，在换能器附近采用震源振动钢衬面及钢衬后的空气层，振动波被换能器接受，并由检测仪记录；振动波信号参数通过计算机处理和对比分析后，计算出检测部位钢衬混凝土脱空厚度。该检测结构利用简单便捷的装置，在脱空厚度与脱空程度方面检测效果好，并且使用的装置可根据检测点的位置快速移动，方便快捷，工作量小，检测成本低。
文档编号G01V1/147GK202649478SQ20122029125
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者尹学林 申请人:中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院