一种模袋护坡工程钢筋位置及底部脱空的雷达探测方法与流程

本发明属于模袋护坡工程检测，特别是涉及到一种模袋护坡工程钢筋位置及底部脱空的雷达探测方法。

背景技术：

1、模袋护坡技术目前是水利工程常用的护坡技术，由于其外观整齐美观、施工便捷、效率高且水下水上皆可施工，在国内外得到了广泛的应用。模袋工程分为简易模袋与机制模袋两种形式。简易模袋又称编织布模袋混凝土，模袋为手工缝制，内部填充物为砂浆或细石混凝土，平均厚度一般在12-20cm，每包纵向内插一根钢筋，特点是填充方法简便，节约投资；机制模袋是以合成纤维长丝为原料织制的模袋布，由工厂定型制作，内部填充物为细石混凝土，平均厚度一般在12-15cm，每40cm内插一根纵向钢筋，特点是施工速度快效率高。两者的共同技术特点是整体性好，具有流线型结构，抗风浪、抗冲刷能力强，目前在国内的堤防防护和渠道防护中已有较大发展。

2、简易模袋与机制模袋结构形式给钢筋位置的探测带来难题，由于其厚度较大，模袋波峰处厚度最大超过20cm，利用钢筋定位仪和混凝土钢筋保护层厚度测定仪均无法探测到，由于其表面为波浪形，利用探地雷达探测时，雷达天线或雷达一体机均无法行走，也就无法工作，模袋底部脱空探测时也面临同样问题。且模袋护坡工程混凝土含水率变化较大，在模袋护坡的坡脚处由于有水的存在，模袋混凝土的含水量几近饱和，而坡顶处含水量较小，甚至是干燥状态。另外由于地下水的影响，模袋护坡由坡顶至坡脚，含水量由小变大，逐渐增加，而含水率的变化对混凝土的相对介电常数影响较大，这就给雷达探测时相对介电常数的选取带来困难，如果选取一个平均值或固定值，势必会给检测结果带来较大误差。同时含水率的变化对雷达的电磁波速也影响较大，这会给目标物深度计算带来较大误差。上述种种原因造成了模袋护坡工程无法对钢筋位置及底部脱空问题进行无损检测，也就无法及时发现模袋工程的病害与隐患，为避免灾害的发生，目前急需一种无损检测技术，准确探测出模袋混凝土钢筋位置及底部脱空问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种模袋护坡工程钢筋位置及底部脱空的雷达探测方法，可使探地雷达在模袋护坡上正常工作，通过建立的模袋含水率与雷达波速拟合曲线、模袋含水率与相对介电常数拟合曲线，计算出探测部位的雷达波速与相对介电常数，最后计算出目标物深度，可对模袋混凝土钢筋位置进行准确探测，同时可对模袋底部脱空深度及范围进行准确探测，从而对模袋工程的整体质量进行评估。

2、一种模袋护坡工程钢筋位置及底部脱空的雷达探测方法，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：

3、步骤一、通过室内模袋护坡模型试验，获得模袋含水率与雷达波速拟合曲线，和模袋含水率与相对介电常数拟合曲线；

4、步骤二、在工程现场模袋护坡的表面铺一块辅助垫板，采用雷达电磁波扫描，获得雷达扫描图；

5、步骤三、对所述步骤二获得的雷达扫描图进行滤波预处理，去除信号直流成分，去除低频干扰和高频噪声及确定零深度点后，进行滤波处理，采用小波变换法及kl变换法，去除不相关信号，消除时间维度的干扰噪声，获得有效雷达扫描图；

6、步骤四、所述有效雷达扫描图的目标物位置混凝土含水率通过所述步骤一室内模袋护坡模型试验获得，并通过模袋含水率与雷达波速拟合曲线，和模袋含水率与相对介电常数拟合曲线获得目标物位置的雷达波速和相对介电常数；

7、步骤五、通过电磁波反射数据读岀钢筋层的双程走时t1，就可计算岀钢筋层的深度；通过电磁波反射数据读岀脱空层的双程走时t2，计算出脱空层顶部的深度。

8、所述步骤一室内模袋护坡模型试验的具体步骤为，

9、①制作斜向支撑角度与工程现场坡度相同的支架，将模袋铺在支架上，模袋内填充物与工程现场用模袋内填充物比例相同，同时设置对比试件，模拟工程现场浇筑工艺进行灌注和排水，24小时后放入标准养护室；

10、②经养护后的模袋去除模袋布，厚度磨平为同一标准，测试雷达在混凝土内传播时间，计算雷达波速和混凝土相对介电常数；

11、③将模袋和试件浸泡充分后，测试试件芯样饱和状态质量m1，采用便携式混凝土含水率测定仪在芯样的上表面进行测试并进行修正；在模袋下表面铺设铝箔作为反射界面，测得探地雷达在混凝土中传播时间t1，测量模袋厚度h，计算传播速度υ1，计算混凝土相对介电常数εr1；

12、④将模袋和试件自然干燥，对比试件恒重，得到试件干燥质量m0；每隔6～10h测试一次对比试件质量mi和探地雷达在模袋混凝土中传播波速υi并计算混凝土相对介电常数εri；

13、⑤通过混凝土含水率式中，i为测试次数；wi第i次测试的含水率；mi为第i次测试的试件质量；

14、⑥通过雷达波速υ和对应混凝土含水率w建立相关性公式，拟合曲线为υ＝(a1+b1×w)×108；式中，a1为截距，b1为斜率；

15、通过混凝土相对介电常数εr和对应混凝土含水率w建立相关性公式，拟合曲线为εr＝a2+b2×w式中，a2为截距，b2为斜率；

16、所述步骤二辅助垫板为聚氯乙烯pvc、聚乙烯pe或聚丙烯pp板材，宽度大于雷达天线或雷达一体机。

17、所述步骤五钢筋层的深度的计算方法为，

18、钢筋层的深度h1为式中，v1为雷达电磁波在钢筋层的传播速度，εr1为混凝土相对介电常数，x为天线收发距离。

19、所述步骤五脱空层顶部的计算方法为，

20、脱空层顶部深度h2为v2为雷达电磁波在脱空层的传播速度，εr2为脱空层相对介电常数，x为天线收发距离。

21、通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：一种模袋护坡工程钢筋位置及底部脱空的雷达探测方法，具有方便、分辨率高、快捷、高效的特点，可对模袋护坡工程钢筋位置及底部脱空进行检测，并可在测定含水率后通过雷达波速和相对介电常数与模袋砂浆含水率关系及线性拟合曲线进行计算，计算出介电常数和雷达波速后，然后计算出准确的位置及深度，从而对模袋工程的整体质量进行评估，从而对存在隐患的模袋工程的进行及时处理，或采取必要的预防措施，以避免脱坡灾害的发生。

技术特征：

1.一种模袋护坡工程钢筋位置及底部脱空的雷达探测方法，其特征是：包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，

2.根据权利要求1所述的一种模袋护坡工程钢筋位置及底部脱空的雷达探测方法，其特征是：所述步骤一室内模袋护坡模型试验的具体步骤为，

3.根据权利要求1所述的一种模袋护坡工程钢筋位置及底部脱空的雷达探测方法，其特征是：所述步骤二辅助垫板为聚氯乙烯pvc、聚乙烯pe或聚丙烯pp板材，宽度大于雷达天线或雷达一体机。

4.根据权利要求1所述的一种模袋护坡工程钢筋位置及底部脱空的雷达探测方法，其特征是：所述步骤五钢筋层的深度的计算方法为，

5.根据权利要求1所述的一种模袋护坡工程钢筋位置及底部脱空的雷达探测方法，其特征是：所述步骤五脱空层顶部的计算方法为，

技术总结
一种模袋护坡工程钢筋位置及底部脱空的雷达探测方法，属于模袋护坡工程检测技术领域，可使探地雷达在模袋护坡上正常工作，通过建立的模袋含水率与雷达波速拟合曲线、模袋含水率与相对介电常数拟合曲线，计算出探测部位的雷达波速与相对介电常数，最后计算出目标物深度，可对模袋混凝土钢筋位置进行准确探测，同时可对模袋底部脱空深度及范围进行准确探测，从而对模袋工程的整体质量进行评估。本发明具有方便、分辨率高、快捷、高效的特点。

技术研发人员：袁金峰,李云龙,张丽梅,赵立强,崔洪礼,鞠政,李健
受保护的技术使用者：吉林省水利科学研究院（吉林省水利科技推广总站、吉林省水利水电工程质量检测中心、吉林省灌溉试验中心站）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13