隧道襯砌地質(zhì)雷達(dá)響應(yīng)特征的模擬試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種隧道襯砌質(zhì)量檢測的試驗(yàn)裝置，特別涉及一種用于探測隧道襯砌在地質(zhì)雷達(dá)中響應(yīng)特征的試驗(yàn)裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，隧道作為跨越復(fù)雜地形，緩解交通壓力的重要方式得到了巨大發(fā)展。但是隧道施工中不可預(yù)見因素較多，容易形成隧道襯砌不密實(shí)與脫空、襯砌內(nèi)裂縫、空洞與回填疏松地段積水、鋼筋分布與設(shè)計(jì)不符等質(zhì)量問題。為了保證襯砌質(zhì)量以確保隧道的安全性，隧道襯砌質(zhì)量檢測十分重要。隧道主體部分為隱蔽工程，工程質(zhì)量檢測較為困難。地質(zhì)雷達(dá)作為一種無損探測方法，探測精度高，對(duì)分界面反應(yīng)靈敏，無損高效，是隧道襯砌質(zhì)量檢測中一種理想的方法。
[0003]為了保證地質(zhì)雷達(dá)檢測隧道襯砌質(zhì)量的準(zhǔn)確性，需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)，以確定隧道襯砌中各種結(jié)構(gòu)與病害在地質(zhì)雷達(dá)中的響應(yīng)特征。但由于隧道主體工程的隱蔽性，在實(shí)際隧道中很難得知所探測隧道的具體質(zhì)量情況，因而也就無法開展試驗(yàn)。為了研究隧道襯砌結(jié)構(gòu)與病害在地質(zhì)雷達(dá)中的響應(yīng)特征，制作專門的可重復(fù)使用的試驗(yàn)裝置勢在必行。
[0004]現(xiàn)在一些研究機(jī)構(gòu)或?qū)ｉT的檢測公司可能進(jìn)行過相關(guān)的試驗(yàn)，但還沒有任何的機(jī)構(gòu)或個(gè)人提出一套完整的、系統(tǒng)性的、專門用于模擬隧道襯砌質(zhì)量情況以獲得相對(duì)應(yīng)地質(zhì)雷達(dá)響應(yīng)特征的試驗(yàn)裝置，在針對(duì)性、全面性及可重用性方面還有著很大的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、針對(duì)性、全面性及可重用性強(qiáng)的隧道襯砌地質(zhì)雷達(dá)響應(yīng)特征的模擬試驗(yàn)裝置及其方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]隧道襯砌地質(zhì)雷達(dá)響應(yīng)特征的模擬試驗(yàn)裝置，包括由混凝土制成的主體模型，所述主體模型上設(shè)有若干卡槽，所述卡槽內(nèi)部設(shè)有與所述卡槽相匹配的用以模擬不同襯砌結(jié)構(gòu)類型或不同地質(zhì)病害的混凝土模擬部件；所述混凝土模擬部件與所述主體模型組合形成整體模型，使用地質(zhì)雷達(dá)在所述整體模型上方進(jìn)行探測，獲得所述不同襯砌結(jié)構(gòu)在地質(zhì)雷達(dá)中的響應(yīng)特征。
[0008]所述卡槽為矩形卡槽；所述混凝土模擬部件數(shù)量多于所述卡槽的數(shù)量；所述卡槽間的間距大于5cm。
[0009]所述主體模型采用隧道襯砌中使用的混凝土型號(hào)，按實(shí)際襯砌等比例澆筑而成；所述卡槽由澆筑所述主體模型時(shí)，在模具中的相應(yīng)位置置入矩形工程塑料板所制成。
[0010]所述混凝土模擬部件包括設(shè)于外部的工程塑料板，和在所述工程塑料板內(nèi)澆筑形成的混凝土，通過在所述混凝土模擬部件內(nèi)部設(shè)置相應(yīng)的構(gòu)件來模擬不同的襯砌結(jié)構(gòu)類型，不同類型的所述混凝土模擬部件的組合方式模擬不同的工程情況。
[0011]所述混凝土模擬部件由純混凝土澆筑而成，外形為純混凝土柱或純混凝土板。
[0012]所述混凝土模擬部件為柱體，部件內(nèi)部沿柱體縱向設(shè)有用以模擬襯砌中鋼筋網(wǎng)的鋼筋、或設(shè)有用以模擬襯砌中鋼拱架的型鋼。
[0013]所述混凝土模擬部件為柱體，部件內(nèi)部沿柱體縱向中間布有設(shè)定厚度的、且界面起伏的用以模擬隧道襯砌混凝土脫空情況的混凝土脫空段。
[0014]所述混凝土模擬部件內(nèi)部設(shè)有用以模擬襯砌中病害的大小不一的空腔。
[0015]所述空腔上部連接水平的出水管，下部連接水平的輸水管，所述輸水管通過水栗與水箱連接；電腦與所述水栗相連，控制注水量，以模擬同一空腔在不同注水量下的不同情況。
[0016]隧道襯砌地質(zhì)雷達(dá)響應(yīng)特征的模擬試驗(yàn)方法，包括以下步驟:
[0017]步驟1:根據(jù)所要模擬的隧道襯砌段的質(zhì)量情況，確定混凝土模擬部件的種類、數(shù)量和排布方式；
[0018]步驟2:選擇相應(yīng)的混凝土模擬部件，插入主體模型的相應(yīng)卡槽中，組成整體模型；
[0019]步驟3:使用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)各個(gè)混凝土模擬部件與主體模型組合而成的整體模型進(jìn)行探測，獲得所模擬的此種隧道襯砌質(zhì)量情況在地質(zhì)雷達(dá)中的響應(yīng)特征。
[0020]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0021]本發(fā)明提出了一種隧道襯砌地質(zhì)雷達(dá)響應(yīng)特征的模擬試驗(yàn)裝置，該裝置實(shí)現(xiàn)了簡單便捷的模擬隧道襯砌(包括混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架及各種常見病害)以供地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行檢測試驗(yàn)。該裝置與實(shí)際襯砌等比例澆筑，且使用的混凝土和鋼筋均與實(shí)際隧道襯砌中的相同，針對(duì)性強(qiáng)，符合實(shí)際情況，模擬效果好。
[0022]更換卡槽內(nèi)的混凝土模擬部件種類即可模擬不同工程情況?？ú坶g距大于5cm，可以保證主體模型具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
[0023]所述混凝土模擬部件由外部的矩形工程塑料板和在塑料板中澆筑的混凝土組成。部件插入卡槽時(shí)兩者間由工程塑料板連接，接觸面較為光滑，便于操作，且接觸更為緊密。工程塑料的厚度不大，每層3毫米，兩層相加僅為6毫米，并且工程塑料對(duì)電磁波無干擾，因而工程塑料對(duì)地質(zhì)雷達(dá)探測結(jié)果影響較小。
[0024]混凝土模擬部件內(nèi)部布有大小形狀不一的空腔，可以模擬襯砌中的裂隙、空洞等病害?？涨挥蓾仓炷?xí)r置入塑料盒或小木箱形成。
[0025]特定空腔可與充排水系統(tǒng)相連，可以模擬積水空洞。
[0026]本發(fā)明可模擬隧道襯砌混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架等結(jié)構(gòu)與襯砌不密實(shí)與脫空、裂縫、空洞、積水、鋼筋分布與設(shè)計(jì)不符等病害，可全面地模擬實(shí)際襯砌質(zhì)量檢測中遇到的各種情況。
[0027]本發(fā)明只需改變卡槽中插入的混凝土模擬部件的種類即可模擬多種不同的情況，具有很好的可重用性。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明主體模型主視圖；
[0029]圖2為本發(fā)明混凝土部件與卡槽連接處示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明純混凝土柱主視圖；
[0031]圖4為本發(fā)明純混凝土柱主視圖左視圖；
[0032]圖5為本發(fā)明鋼筋混凝土柱主視圖；
[0033]圖6為本發(fā)明鋼筋混凝土柱左視圖；
[0034]圖7為本發(fā)明鋼拱架混凝土柱主視圖；
[0035]圖8為本發(fā)明鋼拱架混凝土柱左視圖；
[0036]圖9為本發(fā)明空腔混凝土柱主視圖；
[0037]圖10為本發(fā)明空腔混凝土柱左視圖；
[0038]圖11為本發(fā)明純混凝土板主視圖；
[0039]圖12為本發(fā)明純混凝土板左視圖；
[0040]圖13為本發(fā)明脫空混凝土板主視圖；
[0041]圖14為本發(fā)明脫空混凝土板左視圖；
[0042]圖15為本發(fā)明注水排水裝置示意圖；
[0043]圖16為本發(fā)明示例I整體模型主視圖；
[0044]圖17為本發(fā)明示例2整體模型主視圖。
[0045]圖中:1.主體模型，2.鋼筋，3.H形型鋼，4.空腔，5.pvc管，6.水栗，7.水箱，8.控制電腦，9.主體模型塑料板，10.卡槽，11.混凝土，12.部件塑料板。
【具體實(shí)施方式】
[0046]實(shí)施例1:
[0047]下面通過具體實(shí)例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)當(dāng)指出的是，以下所揭露的僅為本發(fā)明的一種較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0048]隧道襯砌地質(zhì)雷達(dá)響應(yīng)特征的模擬試驗(yàn)裝置，包括:預(yù)留有多個(gè)貫穿模型的矩形卡槽10的主體模型1，與卡槽10大小相對(duì)應(yīng)的矩形混凝土部件(包含模擬鋼筋、鋼拱架、空腔、裂隙的混凝土柱和模擬脫空的混凝土板)，以及與包含空腔的混凝土部件配套的充排水系統(tǒng)。將混凝土部件插入卡槽10中組成整體模型以供試驗(yàn)，不同的組合方式模擬不同的情況，
[0049]主體模型I由隧道襯砌中常用的C30混凝土與實(shí)際襯砌等比例澆筑而成。
[0050]卡槽10由澆筑主體模型I時(shí)在模具中置入矩形主體模型塑料板9形成。
[0051]矩形混凝土部件由外部的矩形部件塑料板12和在塑料板中澆筑的混凝土 11組成。部件插入卡槽10時(shí)兩者間由工程塑料板9連接，接觸面較為光滑，便于操作，且接觸更為緊密。工程塑料的厚度不大，每層3毫米，兩層相加僅為6毫米，并且工程塑料對(duì)電磁波無干擾，因而工程塑料對(duì)地質(zhì)雷達(dá)探測結(jié)果影響較小。
[0052]矩形混凝土部件包括純混凝土柱、鋼筋混凝土柱、鋼拱架混凝土柱、空腔混凝土柱、純混凝土板和脫空混凝土板。
[0053]純混凝土柱由C30混凝土饒筑而成，模擬普通襯砌混凝土。
[0054]鋼筋混凝土柱由C30混凝土澆筑而成，里面布有一根鋼筋2，模擬襯砌中的鋼筋網(wǎng)。
[0055]鋼拱架混凝土柱由C30混凝土澆筑而成，里面布有一根H形型鋼3，模擬襯砌中的鋼拱架。
[0056]空腔混凝土柱由C30混凝土澆筑而成，里面布有大小形狀不一的空腔4，模擬襯砌中的裂隙、空洞、積水等病害。空腔4由澆筑混凝土?xí)r置入塑料盒或小木箱形成。特定空腔4可與充排水系統(tǒng)相連，模擬積水空洞。
[0057]純混凝土板由C30混凝土澆筑而成，模擬正常襯砌混凝土。
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