结构混凝土声波检测关键技术

任务来源：

技术领域：水利工程建设与管理

技术来源：自主研发。

技术原理

该项目针对南水北调、三峡两大工程中大型结构混凝土检测需求，研究形成了声波检测三大关键技术，并在上述两大工程为代表的预应力、钢筋及钢纤维结构混凝土检测中成功应用。

技术特色

（1）阵列超声横波合成孔径检测技术。
采用点接触、干耦合、阵列式等独特的现场数据采集工作方式，用合成孔径技术处理数据，克服了传统反射声波检测技术现场观测需要耦合剂、信息量少、抗干扰差、横向分辨率低、成像效果差等缺点。具备精度高、可三维成像的特点。
（2）基于波前最小走时单元的射线追踪算法。
用构建的先宏观后微观的振动传播机制实现以波前单元域代替波前阵面的自动扩展，解决了非规则网波前面刻画困难的关键难点，使结构混凝土CT检测相关技术问题迎刃而解，且CT成像可靠、精度显著提高。
（3）声波穿透移动单元体检测技术采用声波穿透移动单元体观测方法，二维、三维声波层析成像技术和混凝土质量问题层次筛选方法，解决单纯的声波穿透单一、声波CT费效比矛盾突出的问题，实现以较小的工作量对大型结构混凝土近似立体成像。

技术指标

阵列超声横波合成孔径混凝土检测技术：检测精度普遍达到毫米级（其数据量占总数据量的90%以上），最大误差小于3cm。
基于波前最小走时单元射线追踪全局算法，克服规则剖分模型射线追踪精度差、适应性差、可靠性差的缺点，有效提高了CT成像精度和真实性。
结构混凝土声波穿透移动单元体检测技术：实现以较小的工作量对大型结构混凝土近似立体成像及缺陷的层次筛选。
获国家发明专利2项，出版专著1部，发表学术论文10余篇[其中，“三角网波行面扩展最小走时射线追踪全局算法”发表在《应用地球物理（英文版）》杂志上，论文被SCI收录和引用]，鉴定为“总体达到国际领先水平”。成果获2016年度长江水利委员会科学技术一等奖和水利部大禹科学技术二等奖。

应用范围及前景

成果已应用于三峡、向家坝、构皮滩、亭子口大型升船机结构混凝土检测，南水北调中线工程渡槽及穿黄隧洞、汉江兴隆水利枢纽等大型结构混凝土检测，以及武汉地铁运行期隧道内衬混凝土检测、贵州毕威高速公路桥梁空心板厚度检测，解决了工程上的多种难题，合同额累计产值3037.5万元，社会、经济和环境效益显著，应用前景广阔。
典型应用案例：
三峡大坝垂直升船机混凝土质量检测、向家坝水电站垂直升船机混凝土质量检测、南水北调中线穿黄工程隧洞内衬厚度检测、乌江构皮滩水电站通航建筑物工程物探检测。

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况碧波

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长江地球物理探测（武汉）有限公司

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