[发明专利]基于振动传感技术的面板坝面板脱空及定位检测方法

说明书

本发明涉及一种基于振动传感技术的面板坝面板脱空及定位检测方法，首先，判断面板下部是否存在脱空；然后，确定面板下部脱空位置；当面板存在脱空部位时，通过对比各检测区域测点振动信号的差异，判断脱空位置，最终检测结果以图像进行直观展示。具有轻型、安装便捷、易于操作且能够实现面板脱空定位的特点。

技术领域

本发明涉及基于振动传感技术的面板坝面板脱空及定位检测方法，属面板坝安全检测技术领域。

背景技术

随着混凝土面板坝不断建设和运行的过程中，一些大坝也出现了一些问题，影响到了大坝的运行安全。如，国内的西北口面板堆石坝，在使用七年后大坝还在不断变形；澳大利亚的塞沙纳坝在使用十年后还在不断变形，其某高程处的面板变形从蓄水一段时间后的118mm，一直到九年后的140mm；天生桥一级大坝和国外的一些面板坝出现了结构性裂缝，面板和垫层的分离可能会影响面板的受力状况，从而导致面板的开裂，这可能导致大坝产生漏水。

由于堆石体和垫层与面板的材料特性不一样，前两者都为非连续性、非弹性材料，后者为线弹性材料。两者的弹性模量大小不一致，导致两者在各种工况下的变形不能协调一致，从而导致面板底部出现脱空情况。而混凝土面板的脱空会导致混凝土面板的受力状况出现改变，在水库水位的变化下，受力的不均匀和变形会导致裂缝等一些现象的出现，进而危害大坝的安全运行。所以需要科学有效的检测方法对大坝的脱空状况等一些病害进行检测，确定病害的范围，为大坝的运行状况评价和维护加固技术的采用提供数据支撑。

针对混凝土板下脱空的问题，工程技术人员研究了地质雷达、热红外检测、锤击振动法、地震波法、声波法和冲击回波法等，当这些技术在用于较为平坦的路面混凝土板脱空检测时效果较好，但是，考虑到水库混凝土面板坝的面板均有较大倾斜角度、长宽大且厚度较厚，一方面，检测人员无法在面板上站立，只能采用悬挂作业的方法进行检测，当采用地质雷达、冲击回波法等检测方法时操作难度较大，且设备无法与混凝土面板面较好地贴合，导致所测数据离散性也较大；另一方面，由于面板坝的面板相比于混凝土路面的面板而言长宽比和整体刚度不同，采用振动法测试时，激振力的大小和激振方式的选择也存在较大差别。此外，除确定混凝土面板下部是否存在脱空外，如何对脱空进行定位也是现有振动检测方法没有解决的技术难题。

目前，虽然国内外的学者对混凝土面板堆石坝做了许多的模拟分析和检测方法的研究，但这些方法都有一定的局限性，为了更为准确的判断大坝安全状况，维护大坝的安全运行，需要更为精确，便捷的检测手段。

考虑到面板坝面板脱空检测方法对检测仪器安装难度和检测操作难度均有要求，对比现有检测检测方法局限性的基础上，提出采用轻巧型的加速度传感器和基于振动传感技术对面板进行脱空检测及脱空位置定位的方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于振动传感技术的面板坝面板脱空及定位检测方法，具有轻型、安装便捷、易于操作且能够实现面板脱空定位的特点。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种基于振动传感技术的面板脱空及定位检测方法，步骤如下：

步骤一：判断面板下部是否存在脱空。具体实施方法为：

① 根据面板的尺寸大小、倾斜角度和下部土体的材料特性，选择适合面板检测用加速度传感器；

② 将2~3个加速度传感器安装至面板表面；图1为一种面板表面布置加速度传感器的方式；

③ 根据计算所需的冲量大小，选用激励设备对混凝土面板进行瞬态冲击作用；

④ 敲击面板后，及时采集面板的振幅、加速度等参数的时程曲线；

⑤ 根据面板基频的变化特征，判断面板下部是否存在脱空。