堤防工程缺陷的多波无损检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水利水电堤防工程质量检测，具体地，涉及一种堤防工程缺陷的多波无损检测方法。
【背景技术】
[0002]堤防的主要功能是使某一范围抵御一定防洪标准的洪水侵害的水工建筑物，是防洪体系中的重要组成部分。上世纪50-70年代建设的提防普遍存在堤身填筑质量不高等问题，经过40-60年的运行，大部分堤防工程堤身存在裂缝、空洞、土体松散、软弱夹层、秸料层、獾鼠洞穴等缺陷，严重者已发生渗透变形、沉降变形和堤岸失稳等变形破坏，直接威胁到堤防周围人民的生命及财产安全。因此，为了有效防止或减轻堤防变形破坏造成的灾害损失，及时发现堤防工程的缺陷是很有必要的。然而，提防工程的缺陷一般在堤身内部，很难被直接发现，只有通过较为先进的方法才能快速准确的判断堤防工程中存在的问题。
[0003]目前，用于堤防工程缺陷检测方法主要有人工探视法、破损法及无损检测法。人工探视法不仅费时费力而且难以发现堤身内部的缺陷。破损法如钻探等，既具有局部性又具有破坏性，鉴于堤防工程的重要性和特殊性，对其进行检测时往往不允许破坏堤身的结构，因此该方法很难用于堤防工程正常运行期或汛期的隐患和险情探测。无损检测是在不损伤材料或结构的条件下检测结构内部或表面缺陷的一种方法，该方法可提供各种物理参数和信息，既能探测结构的缺陷所在，又能了解材料的性质；且时空采样宽度大，可实施点面结合的立体勘测；是一种非侵入性的技术，不会破坏结构和地质的环境；速度快，成本低。
[0004]针对堤防工程堤身的缺陷情况，目前在堤身材料无损检测方面使用较为普遍的方法有地震勘探法、电法、水声勘探法、探地雷达法、弹性波测试法、层析成像法、放射性测量法和综合测井法，其中地震勘探法应用最为广泛。地震勘探法是通过激发地震波，并使其在堤防中以P波、S波和面波等形式传播，通过分析P波、S波和面波等的物理量变化特征进行堤身缺陷的探测。
[0005]目前，地震勘探法在堤防缺陷检测中的应用大多利用震源产生的P波或S波在堤身中传播引起堤身表面测点振动图像的时域分布来计算P波或S波波速的变化，通过这些波速的变化确定堤身缺陷的大致位置。然而，现有的技术未对地震勘探法中震源产生的P波、S波和面波对堤身中缺陷位置和大小响应的差异进行区分，且仅采用单一波(P波或S波)响应进行缺陷位置分析，造成缺陷位置和范围的检测结果与缺陷的实际分布存在较大的偏差。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种堤防工程缺陷的多波无损检测方法，能对堤防工程缺陷的位置和大小范围进行较精确的确定。
[0007]根据本发明提供的堤防工程缺陷的多波无损检测方法，包括以下步骤:
[0008]步骤1:通过震源产生地震波，地震波在堤身介质中传播，进而引起堤身表面上的测线的振动；
[0009]步骤2:采集测线上多个测点振动产生的振动信号计算出多个测点振动的波形分布图，进而确定堤防工程内部缺陷位置、缺陷体积大小和分布面积。
[0010]优选地，所述地震波包括P波、S波和面波中任一种或任多种；
[0011]所述振动波形分布图包括P波波形分布图、S波波形分布图和面波波形分布图中任一种或任多种；
[0012]所述P波波形分布图用于计算P波在多个测点上的波速，进而，通过P波波速发生变化的测点位置信息，判断该测线正下方缺陷的深度范围；
[0013]所述S波波形分布图用于计算S波在多个测点上的波速，进而，通过S波波速发生变化的测点位置信息，判断该测线正下方缺陷的水平位置范围；
[0014]所述面波波形分布图用于计算面波在多个测点上的面波频率，通过面波频率发生变化的测点位置信息，判断该测线正下方缺陷的大小范围。
[0015]优选地，所述测线包括横向测线和纵向测线；
[0016]所述堤身表面的横向方向上均匀设置所述横向测线；所述堤身表面的竖向方向上均匀设置所述纵向测线；
[0017]所述测点为横向测线和纵向测线的交点。
[0018]优选地，在步骤2中采用多波无损检测数据采集系统采集振动信号。
[0019]优选地，步骤2具体为:对堤身表面的所有测线进行检测，采集所有测线上多个测点振动产生的振动信号计算出多个测点振动的波形分布图，确定堤身内部在三维空间上的缺陷位置和大小的范围。
[0020]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0021]1、本发明利用地震波产生的P波、S波和面波能对堤身内部缺陷深度、水平位置和大小范围分别进行较准确确定的优势，对堤防工程内部缺陷位置和大小范围进行综合高效准确的确定；
[0022]2、本发明通过多波无损检测数据采集系统采集振动信号并计算得到P波的波形分布图、S波的波形分布图和面波的波形分布图，简单方便，易于实现。
【附图说明】
[0023]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0024]图1为本发明的侧线分布图；
[0025]图2为本发明中堤防工程缺陷多波无损检测方法原理图。
[0026]1为纵向测线；
[0027]2为横向测线；
[0028]3为震源；
[0029]4为测线；
[0030]5为测线P-P ’上的测点。
【具体实施方式】
[0031]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0032]在本实施例中，本发明提供的堤防工程缺陷的多波无损检测方法，利用地震波产生的P波和S波在堤防传播过程中对堤身内部的缺陷响应的速度不同及面波对堤身内部缺陷响应的频率变化差异的基本物理特性，对堤身内部缺陷的位置和大小范围进行较精确确定的无损检测方法，