确定嵌岩灌注桩竖向承载力的荷载传递法

以荷载传递解析法研究嵌岩灌注桩桩周及桩底荷载传递性状,并针对实际工程中桩周土体的加工软化和加工硬化型土的不同情况,建立了各种土体与岩层的荷载传递统一模型。对于桩端荷载传递机理,考虑嵌岩灌注桩桩端沉渣的影响,采用桩端阻三折线模型。在此基础上,充分考虑桩侧土(

第23卷 第8期

岩石力学与工程学报 23(8)：1394～1397

2004年4月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering April，2004

大坝CT技术研究概况与进展

余志雄 薛桂玉 周洪波 苏玉杰

(武汉大学水利水电学院 武汉 430072)

摘要 介绍了CT技术的原理和分类，讨论了弹性波CT技术、电磁波CT技术和电阻率CT技术在大坝隐患检测中的应用和进展，并列举实例，证明其应用效果，说明CT技术在大坝隐患检测中有着广阔的应用前景。 关键词 地下工程，大坝，隐患检测，CT，弹性波成像，电磁波成像，电阻率成像

分类号 TU 459+.3 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2004)08-1394-04

REVIEW ON DAM CT TECHNIQUE

Yu Zhixiong，Xue Guiyu，Zhou Hongbo，Su Yujie

(School of Water Resources and Hydropower，Wuhan University，Wuhan 430072 China)

Abstract After introducing the principle and classification of computerized tomography (CT) technique，the applications and progresses are discussed of elastic wave tomography，electromagnetic wave tomography and resistivity tomography in detection of incipient fault for dam. The practical examples demonstrate its application effects and show that there is a broad prospect for tomography technique in detection of incipient fault for dam. Key words underground engineering，dam，detection of incipient fault，CT，elastic wave imaging，electromagnetic wave imaging，resistivity imaging

1 引 言

人体颅脑断面成像，在医学领域率先推出了CT技术。医学CT不断发展并在疾病诊断上获得了巨大成功。随后出现了工业CT、地球物理CT。工业CT在近十多年来发展迅速，已进入到较成熟的实用阶段，在检查钢筋混凝土构件等内部结构和缺陷上取得了可观的成绩，在机械、新材料等领域得到了广泛的应用。紧接着，又将CT技术移植于地球内部结构成像，形成了地球物理CT分支。从大尺度讲，它可探测地球板块结构、预测地震及其他地质灾害；从小尺度讲，它可通过井间成像给出岩层骨架和孔隙流体图像，可以探测建筑物地基中的缺陷[1]。

CT是英文computerized tomography的缩写，意为“计算机层析成像”。它是指在不破坏物体结构的前提下，根据在物体周边所获取的某种物理量 (如波速、X线光强)的一维投影数据，运用一定的数学方法，通过计算机处理，重建物体特定层面上的二维图像以及依据一系列上述二维图像构成三维图像的技术。它可以定量地反映出物体内部材料性质的分布情况和缺陷部位，描绘出平面以至立体(三维)内的结构图像。从信息观点来看，它实质上是从低维流形上叠加的信息来分辨和提取点上信息的技术[1]。

世界上第一台CT扫描机是由美国科学家Hounsfield于1971年研制成功的，并成功地运用于

2002年6月5日收到初稿，2002年7月16日收到修改稿。

2 大坝CT技术

近年来，CT技术被引入到大坝安全检测中[1]，将CT技术用于大坝隐患检测上，检测大坝混凝土

作者 余志雄 简介：男，27岁，现为武汉大学水电学院水电系岩土工程专业博士研究生，主要从事岩土工程、大坝安全监测及工程隐患无损检测方面的研究工作。

论文联系人 薛桂玉 简介：女，50岁，现任教授，主要从事大坝安全监测及无损检测方面的研究与应用工作。

以荷载传递解析法研究嵌岩灌注桩桩周及桩底荷载传递性状,并针对实际工程中桩周土体的加工软化和加工硬化型土的不同情况,建立了各种土体与岩层的荷载传递统一模型。对于桩端荷载传递机理,考虑嵌岩灌注桩桩端沉渣的影响,采用桩端阻三折线模型。在此基础上,充分考虑桩侧土(

第23卷 第8期 余志雄等. 大坝CT技术研究概况与进展 1395

老化区、坝体渗漏、坝址地质构造及断裂带等，从而形成了大坝CT。从实质上看，大坝CT是地球物理CT的一个分支，是地球物理CT在大坝隐患检测上的应用。与传统的检测方式相比较，大坝CT的优点在于经济、无损、快速、能够探测大坝内部较深部位的隐患。根据CT的物理原理分类，可以将大坝CT分为大坝弹性波CT、大坝电磁波CT和大坝电阻率CT等3种。 2.1 大坝弹性波CT技术

用于大坝弹性波CT数据采集的检测设备包括发射、接收、记录3个主要部分。发射部分在坝面、钻孔、廊道壁或探坑等处发射弹性波(如声波、地震波)，弹性波在坝体中传播，通过接收部分在相应的坝面、钻孔、廊道壁或探坑等处接收传播过来的信号，并由记录部分记录弹性波穿过坝体的时间和弹性波波形。图1为大坝弹性波CT的检测设备布置示意图。发射部分先固定在上游坝面一点，接收部分在坝顶及下游坝面各点依次移动，接收弹性波信号，这样一个来回称为一次扫描。然后将发射部分移动到上游坝面另一点，进行另一次扫描，直到上游坝面和坝顶所有点都进行了一次扫描为止，就完成了一次数据采集工作[2]

。

图1 大坝弹性波CT检测设备布置示意图 Fig.1 Equipment arrangement plan of elastic wave

CT detection for dam

就成像方法而言，弹性波CT可以分为基于射线理论的图像重建技术和基于波动方程反演的散射(或衍射)图像重建技术。目前，前者已经发展比较成熟，而后者还处于研究阶段。大坝弹性波CT技术主要采用射线理论进行图像重建。

从数学观点上看，基于射线理论的图像重建技术就是由一个函数的线积分反求这个函数。其中，射线可以是直线，也可以是曲线。对于基于射线理论的弹性波CT，可以分为2类：(1) 走时反演成像，输入直达波的走时

(弹性波在探测区传播的时间)资

料，对波在探测区中的速度成像，得到波在探测区内的速度分布。(2) 振幅反演成像，输入波的最大振幅或某个波组的平均振幅，对介质吸收系数成像，得到探测区介质对波的吸收系数分布。由坝体探测区波速分布和吸收系数分布可重建坝体探测区混凝土弹模或强度分布，定量地反映探测区材料性质的分布情况和缺陷位置，从而达到对大坝隐患检测的目的。在大坝弹性波CT中，走时反演成像模型的建立常常容易一些，而且也能取得较好的结果[2]。

到目前为止，大坝弹性波CT技术相对比较成熟。意大利科学家率先将弹性波CT技术用于大坝性态诊断。他们采用声波方法，已完成几十个大坝的弹性波CT成像，有效地进行了大坝安全检测及工程处理效果验证[1]。

日本科学家也开展了大坝CT研究，他们曾对某些坝址区地表、钻孔及平洞所包围的区域作CT探测，掌握坝址地质构造及推测断层破碎带分布情况。他们在某隧道开挖前后测定波速的变化，用以确定开挖所引起的岩体松弛的范围和程度。日本国际协力事业团于1991年1～9月，协助我国对丰满电站大坝作CT检测，获得了20个坝段的横剖面波速分布图，并找出了一些病害区域。图2 …… 此处隐藏：3013字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……