蓄水池坝体结构内部缺陷检测

蓄水池是用人工材料修建、具有防渗作用的蓄水设施，是重要的雨水蓄积及工程设施。淡水资源缺乏，水体污染和生态恶化在一定程度上制约了社会经济发展，蓄水池作为一种成本低廉的节水系统，有效地缓解了水资源短缺，解决了城市防洪和排水问题。

因此修建蓄水池是非常重要的一项工作，如果由于施工过程中存在偷工减料、施工管理不严格，使用过程中由于温度变化混凝土凝固收缩产生裂缝，进而会导致蓄水池存在渗漏、溃坝等安全隐患，所以有效的检测手段对质量进行监控和检查及其必要。 

 应宁夏某单位邀请，我公司技术人员对蓄水池坝体结构内部缺陷进行无损检测，本次检测项目包含五个蓄水池。蓄水池图片：

经过我公司技术人员现场观察，决定本次检测采用先进的无损检测手段——弹性波二维断面计算机层析扫描成像（CT） 技术。弹性波 CT 法成像方法原理如图 3-1 所示:

CT 成像原理图

首先通过扇形测试获取大量的首波走时数据,然后通过求解大型矩阵方程来获取两点之间速度剖面图像,根据速度剖面图像可以直观准确地判定缺陷大小分布,是目前最为有效最为精确的测试方法之一。设在成像剖面内共测有 N 条射线,首先根据测试精度将破面分为 M 个单元（网格），以射线理论为基础的成像方法归结为解如下方程：

式中lij 是第 i 跳射线在第 j 个单元内的路径长度；Sj=1/Vj 是第 j 个单元的慢度值； ti 是第 i 条射线的走时值。弹性波在介质中传播时，纵波波速为：

当蓄水池坝体结构内部存在空洞、不密实等异常体时，密度、弹性模量、泊松比较之正常结构土体有明显差异，从公式中可知，弹性波纵波速度值会相应降低，且幅值减小、频率降低（其高频部分衰减更大），利用弹性波参数的变化即可地判断空洞或不密实体的位置。由于空洞、不密实体与正常岩土体之间存在波阻抗（ρ·Vp）差异，当弹性波在介质传播过程中遇波阻抗变化时会产生反射现象，由于反射波的相位，振幅会发生突变，频率降低，利用波的特征点就能读出反射法的双程旅行时间 t，利用公式：

（Ｈ：异常体埋深；Vp：纵波波速；t：波双程旅行时间）就能计算出缺陷深度。

通过对被检对象进行扫描，弹性波在缺陷界面产生散射和衰减，可根据波速和波幅变化的程度判断缺陷的性质和范围；弹性波中各频率成份在缺陷界面衰减程度不同，接收信号的频率明显降低，可根据接收信号主频或频率谱的变化分析判别缺陷情况。以能量和信号幅值作为计算依据，通过交叉测线对被检对象进行全方位扫描，通过对采集数据的反演、重建得到能真实反映其结构内部情况的结构质量分布图像，以达到检测结构物内质量的目的。测线越多，CT 解析精度和分辨率越高。根据现场实际情况，选择适量测线条数即可。若测试区域内有空洞或软弱不密实区等缺陷，经过此区域内的测线波速降低，同时通过此区域传递的能量减弱。

蓄水池坝体结构内部密实性测试原理

检测基础土壤压实度的关键是检测土的密度。根据密度的概念,它是描述物体质量和惯性大小的力学量。而应力波是机械扰动或振动在介质中的传播过程,它可以在连续介质中进行传播的条件是介质的可变性和惯性,而且应力波在传播过程中有许多独特的性质，比如波的反射、折射、透射和传播速度等。根据传播方式的不同，又可分为纵波、横波、表面波等等。这些特性与土壤的物理性质有密切的关系。据此应力波可作为检测土质密度的物理量。通过拾取应力波在土壤中的传播速度，进而也可反映出土壤压实度。

本次检测设备采用四川陆通检测科技有限公司生产的混凝土结构质量扫描系统 LT-CQCT。该产品可针对蓄水池坝体结构脱空及土体内部缺陷进行检测，可描绘出缺陷的大致形态及空间分布。

 检测设备图片

根据现场实际情况首先我们对坝体结构脱空及内部密实度现场测点布置位置为指定区域，每测区分别以适当间距对指定测试区域进行全覆盖扫描测试。

现场测试示意

根据《冲击回波法检测混凝土缺陷技术规程》（JGJ/T 411-2017）、《冲击弹性波法检测混凝土缺陷技术规程》（T/CECS 925－2021）、《公路工程物探规程》(JTG ∕T C22-2009)对五座蓄水池坝体结构进行脱空及密实性检测，现场坝体结构内部缺陷测试数据分析结果显示，其中3个蓄水池测区范围内存在不同程度的轻微及明显缺陷，另外两个蓄水池池测区范围内未发现明显缺陷。

现场检测图片

测试波形图

其中坝体结构内部密实性测试结果图