声波散射成像技术属于地震勘探方法,在岩土工程与资源勘探领域应用广泛,其恰恰可在1个可测面上进行检测。但仅仅采用声波散射技术是达不到混凝土无损检测精度要求的,还需要提高震源激发的弹性波频率,并采取消除拉姆波的方法以及应用数学相控阵技术,来增强声波散射成像技术分辨率。

同度物探小编在本文举例研究了声波散射法用于混凝土无损检测的适用性。在分析声波在大体积混凝土中传播特性的基础上,利用视速度滤波去除了拉姆波干扰,且利用数学相控阵技术提高了探测深度与分辨率;利用波速扫描分析混凝土波速结构后,得到了能清晰显示混凝土内部构造的偏移图像。 声波散射成像技术在风电基础混凝土质量检测中的应用成果表明,该技术可以作为大体积混凝土质量检测的备选技术。与声波 CT 等无损检测技术相比,声波散射成像技术的优势是只需要一个检测面,探测深度可达5m(配备更大能量的震源,探测深度可能更深),可显示出混凝土的内部缺陷。

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混凝土波速扫描结果

工程概况

锡林格勒盟境内建有很多风电设施,少数风电基础混凝土质量有待检测。风电塔的基础为钢筋混凝土结构,其典型结构形式如图5所示。混凝土结构由C40混凝土浇筑而成,外形呈圆楔形,直径为15m,中心有高为1m,直径为7m的圆柱体。圆柱外侧圆楔的厚度为3m,向外侧渐薄,至边缘处减薄至1m。

检测方案

根据声波散射成像方法原理及相关规范要求,对塔基混凝土结构实施了6条声波散射测线的检测(测线布置见图1)。其中,2条声波散射测线位于中心圆柱体上,测线走向为北-南,东-西;4条声波散射测线布置在东西南北4个方向的斜坡上,沿径向布置,每条测线长约4.5m。检波器间距与激发点间距均为0.25m(适应检测精度的需求),激发点紧靠检波器。仪器采用北京同度工程物探技术有限公司生产的声波扫描仪,其主机与震源枪实物如图2所示。

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风电塔基础检测测线布置
混凝土声波散射成像主机与震源枪实物

声波散射成像结果

经数据坐标编辑、滤波处理,每个记录取震源附近的少数记录(不超过11道),联合偏移成像。得到东西南北4条剖面如图3所示,图中底部3m左右的红色界面是混凝土构件底部界面,界面很清楚,位置基本正确。图3中80cm1m范围内不同程度的红色条纹,表示存在低速界面,可解释为浇筑中的冷缝。将所有测线成果拼接起来,进行三维展示(见图4),从图中可以看出二次浇筑界面清晰、连贯。-同度物探

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声波散射三维成像结果

取芯验证

为了验证检测结果,如图5所示,在面向东侧的台柱混凝土基础上,且距离台柱边界35cm位置上钻取芯样,芯样长度为111.5cm。该芯样整体质量较好,不存在明显的不密实区,仅在表层钢筋浅部存在少量小气孔。芯样在距表面87.5cm处断为两截,断口不是新面,表明该位置的断裂是前期浇筑过程形成的,是明显的施工间歇面,与图3显示的低速界面深度一致,声波散射成像技术的检测结果得到了验证。

取芯验证现场