無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在巖土工程中的運(yùn)用

張勝森

（山東朗旭檢測(cè)科技有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷向前發(fā)展，建筑產(chǎn)業(yè)受到了人們的廣泛關(guān)注和重視，同時(shí)建筑事業(yè)的發(fā)展慢慢進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展的階段，有效推動(dòng)了我國(guó)城市化建設(shè)發(fā)展速度和質(zhì)量。建筑產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要，但是由于各種建筑工程在長(zhǎng)期的自然環(huán)境及人類使用的影響下，會(huì)出現(xiàn)各種損壞及老化問題，直接影響整個(gè)建筑體的安全性和穩(wěn)定性。

針對(duì)這一問題，相關(guān)工程施工單位采取了各種有效的檢測(cè)技術(shù)，對(duì)建筑工程內(nèi)部出現(xiàn)的各種質(zhì)量問題進(jìn)行檢查和修復(fù)。其中，通過(guò)巖土工程無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的有效應(yīng)用，可以對(duì)各種工程的損傷狀況及受破壞的程度進(jìn)行有效的判斷，還可以計(jì)算出建筑體的使用可靠性、耐久性以及基礎(chǔ)承載能力等各個(gè)方面參數(shù)，同時(shí)還可以為工程后續(xù)的養(yǎng)護(hù)及維修等相關(guān)工作，提供出科學(xué)有效的依據(jù)及指導(dǎo)。

1 巖土工程無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)

巖土工程無(wú)損檢測(cè)技術(shù)指的是不對(duì)工程的真實(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，或者是不影響建筑體的整體性能條件下，對(duì)建筑體進(jìn)行有效的質(zhì)量檢查，通過(guò)設(shè)定出相應(yīng)的建筑物理指標(biāo)，對(duì)建筑體內(nèi)部是否出現(xiàn)不良的結(jié)構(gòu)破壞及形變問題進(jìn)行有效的判斷。

巖土工程無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，集中了多種不同類型的科技技術(shù)，是現(xiàn)代材料力學(xué)和相應(yīng)物理學(xué)技術(shù)相互作用所衍生出的重要技術(shù)類型，它可以將先進(jìn)的電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)作為載體，對(duì)巖土工程進(jìn)行有效的無(wú)損傷檢測(cè)，大大提高了相關(guān)檢測(cè)工作人員的檢測(cè)工作效率和質(zhì)量。

在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，巖土工程無(wú)損檢測(cè)技術(shù)不單被使用在常見的橋梁道路等相關(guān)工程的安全檢測(cè)上，在一些比較復(fù)雜的礦山檢測(cè)、水利工程檢測(cè)等方面都有著廣泛的應(yīng)用。

相比于傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)，巖土工程無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用具有更高的檢測(cè)精確度，并且在檢測(cè)過(guò)程中的安全性及動(dòng)態(tài)化檢測(cè)優(yōu)勢(shì)非常明顯，在我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域中所表現(xiàn)出的作用非常明顯，受到了相關(guān)工程單位的廣泛關(guān)注和認(rèn)可。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中重點(diǎn)涵蓋了計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)以及傳感器技術(shù)等。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)速率較快，不會(huì)對(duì)工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的損傷，所得到的檢測(cè)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)可靠。以下針對(duì)我國(guó)巖土工程檢測(cè)工作中常見的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用展開分析和研究[1]。

2 巖土工程無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)橋梁內(nèi)部的空隙來(lái)進(jìn)行有效的檢測(cè)，在一些橋梁工程的檢測(cè)工作中有著廣泛的應(yīng)用，其檢測(cè)原理是有效使用小鋼球敲打混凝土的表面，通過(guò)短暫的機(jī)械碰撞可以發(fā)出相應(yīng)的低頻率超聲波，將其直接傳輸?shù)綐蛄航Y(jié)構(gòu)內(nèi)部，然后通過(guò)斷裂層來(lái)進(jìn)行表現(xiàn)。通過(guò)反射波形的具體狀態(tài)，分析橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部的具體構(gòu)成情況以及損傷狀況，可以有效判斷出橋梁工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生空隙的具體位置。

通過(guò)超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的有效應(yīng)用，可以對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部不同層面所產(chǎn)生的超聲波回饋進(jìn)行合理的應(yīng)用和分析，形成相應(yīng)的瞬間超聲波共振，在實(shí)際的巖土工程裂縫和結(jié)構(gòu)完善性的檢測(cè)工作中所表現(xiàn)出的精確度較高，可以有效了解到工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的空隙大小及位置狀況。

在超聲波探傷范圍內(nèi)，通過(guò)透射和反射兩種方式來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，這兩種檢測(cè)方式的精確度較高，通常被人們稱為反射法。通過(guò)脈沖發(fā)射器直接將超聲波探頭深入檢測(cè)試件中，超聲波在檢測(cè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺陷的區(qū)域，會(huì)通過(guò)超聲波反射的方式來(lái)加以體現(xiàn)。

通過(guò)超聲波信號(hào)處理器，可以將超聲波直接反饋到示波器中，相關(guān)檢測(cè)工作人員可以對(duì)超聲波反饋的聲波狀況及變化幅度的進(jìn)行分析，從中可以得到橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生缺陷的具體大小及深度進(jìn)行合理的判斷[2]。

超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)具有較強(qiáng)的穿透能力，在一些大型的建筑結(jié)構(gòu)缺陷檢測(cè)工作中表現(xiàn)出了良好的效果，由于超聲波具有強(qiáng)有力的聚集性特點(diǎn)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中可以準(zhǔn)確地判斷出定制結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否存在不良的缺陷問題。

超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)使用到高頻率點(diǎn)震蕩高壓電晶體，通過(guò)電壓晶體低壓形成的機(jī)械振動(dòng)生成相應(yīng)的電磁波；而超聲波的頻率會(huì)在高頻節(jié)點(diǎn)上，通過(guò)震蕩頻率來(lái)進(jìn)行判斷，超聲波在進(jìn)入建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部之后，可以通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)判斷出具體的傳播性質(zhì)及其內(nèi)部出現(xiàn)的各種質(zhì)量不足問題，保證工作人員可以充分掌握到建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的構(gòu)成特性。同時(shí)，超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)還可以對(duì)工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)的真實(shí)抗壓能力以及承載能力進(jìn)行判斷，進(jìn)而可以有效預(yù)防建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不良的坍塌問題[3]。

2.2 光纖傳感檢測(cè)技術(shù)

光纖傳感檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，可以先對(duì)一些具有敏感特性的物理量進(jìn)行檢測(cè)和判斷，將外界的物理量有效轉(zhuǎn)化成為光信號(hào)，然后再進(jìn)行后續(xù)的測(cè)量工作。隨著我國(guó)科技技術(shù)的不斷向前發(fā)展，光纖技術(shù)的研究層次正在不斷提高，并且在各個(gè)生產(chǎn)和建設(shè)領(lǐng)域中應(yīng)用得非常廣泛[4]。

在我國(guó)各大巖土工程的檢測(cè)工作中，經(jīng)常會(huì)使用到光纖傳感檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)建筑工程的諸多層面結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，提高了檢測(cè)工作的效率和質(zhì)量。相比于傳統(tǒng)的傳感器，光纖應(yīng)變傳感器技術(shù)所具有的優(yōu)勢(shì)更加明顯。

比如，光纖應(yīng)變傳感器在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中不會(huì)受到周圍環(huán)境因素的干擾，同時(shí)也不會(huì)受到檢測(cè)對(duì)象的影響，在一些比較惡劣的易燃、易爆的環(huán)境下，仍然可以保持正常的檢測(cè)工作，具有非常強(qiáng)的絕緣性、抗腐蝕性以及抗高壓等特性。該檢測(cè)設(shè)備的體積較小、重量較輕，在實(shí)際的檢測(cè)工作中具有較高的實(shí)用性。針對(duì)不同的檢測(cè)工作條件，還可以形成不同的外觀形狀，盡管光纖應(yīng)變傳感器的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較多，但是實(shí)際的造價(jià)相對(duì)較高，在我國(guó)巖土檢測(cè)工作中還沒有得到廣泛的應(yīng)用。

2.3 低場(chǎng)核磁共振技術(shù)

（1）傳感器的封裝和保護(hù)。在不同類型的巖土工程檢測(cè)工作中，傳感器需要直接安裝在建筑結(jié)構(gòu)的表層或是深入建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部。由于光纖傳感器相對(duì)比較脆弱，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中很容易受到人為或環(huán)境的破壞，尤其是埋入式光纖傳感器，如果設(shè)備被破壞很難進(jìn)行修復(fù)。因此，在檢測(cè)工作中需要依照不同的工程應(yīng)用環(huán)境，建立相應(yīng)的傳感器封裝技術(shù)以及相應(yīng)的防護(hù)方法，有效保證傳感器可以在不同的環(huán)境下保持正常穩(wěn)定的工作和運(yùn)行。

（2）傳感器標(biāo)定。在實(shí)際的檢測(cè)工作中，需要針對(duì)光纖傳感器的外表面進(jìn)行相應(yīng)的封裝及防護(hù)工作，封裝的材料會(huì)吸納一部分的結(jié)構(gòu)應(yīng)變，以此來(lái)有效改變傳感器應(yīng)變傳遞的工作特點(diǎn)。

針對(duì)這一現(xiàn)象，需要通過(guò)理論模型分析的方法，有效判斷出實(shí)驗(yàn)過(guò)程的合理性，并且對(duì)檢測(cè)工作中存在的錯(cuò)誤進(jìn)行及時(shí)糾正，提高了檢測(cè)工作的準(zhǔn)確度[5]。

（3）溫度補(bǔ)償。在巖土工程無(wú)損檢測(cè)工作中，應(yīng)變和外部環(huán)境溫度的變化，都會(huì)出現(xiàn)FBG中心波長(zhǎng)產(chǎn)生變動(dòng)，令FBG傳感器對(duì)應(yīng)的應(yīng)變狀況和溫度存在的交叉敏感效果保持相同，在檢測(cè)工作中可以通過(guò)外部溫度補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)加以保障。通常情況下，通過(guò)FBG傳感器所具有的特定屬性封裝結(jié)構(gòu)，針對(duì)溫度敏感的FBG溫度傳感器的具體溫度變化狀況進(jìn)行有效的處理，進(jìn)而可以完成相應(yīng)的溫度補(bǔ)償。

針對(duì)散發(fā)式和分布式光纖傳感器的使用，需要有效預(yù)防檢測(cè)工作中存在的不良溫度變化及硬幣變化問題，有效防止溫度出現(xiàn)交叉敏感等不良現(xiàn)象，需要建立相應(yīng)的溫度補(bǔ)償設(shè)備或者是通過(guò)敏感的調(diào)制技術(shù)，有效保證檢測(cè)分量的準(zhǔn)確度，提高巖土工程檢測(cè)工作的安全性。

2.4 探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)

探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，主要是對(duì)10～1000MHz或者更高的高頻電磁波來(lái)加以使用，檢測(cè)的方式為寬屏帶短脈沖。在向地下傳播雷達(dá)脈沖波過(guò)程中，如果產(chǎn)生電信具有差別的標(biāo)志性界面，那么地下結(jié)構(gòu)內(nèi)部的雷達(dá)脈沖波會(huì)直接將反饋的能量輸送到地表面，然后再通過(guò)天線的接收系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行接收。

該項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)可以有效檢查出巖土工程產(chǎn)生具體缺陷問題的位置，同時(shí)還可以對(duì)缺陷的具體形狀及埋藏深度進(jìn)行判斷。探低雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中比較簡(jiǎn)單、易于操控，整個(gè)檢測(cè)工作效率較高，對(duì)人力資源和物理資源都形成了良好的節(jié)約效果。同時(shí)，此檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)范圍相對(duì)較大，不會(huì)受到周圍環(huán)境因素的不良干擾，所得出的檢測(cè)數(shù)據(jù)和結(jié)論非常精確[6]。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述分析可以看出，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在我國(guó)各大巖土工程中的應(yīng)用非常廣泛。通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的有效使用，大大提高了檢測(cè)工作人員的工作效率及工作精確度，可以對(duì)巖土工程內(nèi)部所存在的缺陷問題進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，并及時(shí)地提出相應(yīng)的修復(fù)方案來(lái)加以保障，保證巖土工程結(jié)構(gòu)的整體安全性和穩(wěn)定性，推動(dòng)我國(guó)巖土工程不斷朝著更高層次的方向發(fā)展。