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公路隧道衬砌典型病害弹性波识别方法研究
| 论文题名： | 公路隧道衬砌典型病害弹性波识别方法研究 |
| 关键词： | 公路隧道;衬砌厚度;内部缺陷;弹性波识别 |
| 摘要： | 由于隧道深埋于围岩当中且具有隐蔽性，所以出现问题的时候最直观的表现就是衬砌结构的破坏。因此对衬砌的病害检测就显得非常的必要，相比于传统的检测方法，弹性波法检测具有经济、高效、实用等优点。但是在衬砌结构检测中，弹性波法无法完成对所有病害类型的检测，本文选取衬砌结构厚度和内部空洞作为研究对象，探究不同工况下检测参数的选取对结果精度的影响，对实际检测工作具有指导意义。 根据上述情况，本文在分析前人现有研究成果的基础上，主要对以下几个方面进行了研究: ①首先，对利用弹性波法检测隧道衬砌结构病害的原理进行了细致的介绍，提出了该方法的核心关系式，即病害特征频率、弹性波传播速度和病害深度三个物理量之间的对应关系，为理论分析和现场测试提供了依据。对于隧道结构来说由于单侧测试面的条件限制，用其它无损检测方法测试其厚度和内部空洞都存在一定的局限性。本文结合弹性波中的纵波（P波）测试技术，总结出精确评定衬砌结构厚度和内部空洞深度的两步法。 ②总结了各种隧道病害的特点，根据隧道病害不同的产生原因和表现形态进行了详细的分类。从多个方面分析了不同病害的形成机理，具体包括前期设计不合理、施工方操作不合规范、后期养护运营不到位等几个方面。介绍了现阶段隧道检测的常用技术，分析了各种技术的优缺点，突出了将弹性波法引入隧道检测的必要性。 ③使用ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行了仿真分析，分别模拟了弹性波在衬砌结构中的传播过程;在识别衬砌厚度时，通过对衬砌表面采集到的反射回波信号进行快速傅立叶变换，利用两步法，计算得到仿真厚度结果;模拟了不同深度下对内部空洞的识别，得出利用弹性波法检测衬砌厚度和内部空洞在适当条件下能够达到较高的精度;针对最大影响因素，源检距的选取，模拟采用不同源检距（激发源到检波器的距离）对衬砌厚度进行检测，研究源检距对结果精度的影响，得出最佳源检距保持在结构厚度的1/2左右，此时的检测精度最高。 ④通过模型试验研究的方法，对结构厚度在不同源检距下的识别进行了分析，设置不同衬砌厚度的工况进行测试，对不同工况下的实验数据进行对比，验证了仿真结果的正确性。 |
| 作者： | 周宇 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 刘涌江 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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