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应用声发射技术检测坝基渗流

发布时间:2020-08-27 19:22 阅读次数:
应用声发射技术检测坝基渗流
M.H.Hung                                B.Q.Zhang                                 M.C.Wang
        (美国)                                           (中国)                                           (美国)

[摘  要] 本文研究了渗流引起的声发射(AE)现象。通过三种土样制成的试件(直径11.4cm,高27.6cm)在实验室进行不同条件的渗流试验,并记录声发射信号。对AE信号进行时域与频域分析的结果表明:AE强度随渗流速度的上升而增加。对某一给定流速,颗粒大的土样中产生的AE强度大些。并且,用声发射信号的电压阈值比用记录的AE次数来表示AE强度更恪当。

关键词:声发射   渗流  大坝 堤坝 安全探查   监测 室内试验   分析   波的传播

1 前 言
坝体及坝基的过量渗流是大坝破坏的决定性因素。美国Teton坝失事后,全美开展了一场大坝安全的深入调查。调查初期,只限于表面查看是否存在因过量渗流和由局部边坡破坏引发的沉陷变形丽造成的渗流通道。表面查看方法只能发现外观破坏,不可能探测处于初发阶段的破坏。一种可能探测后者的方法是声发射(AE)技术,因受压地层中的水流会产生声波信号。其实,AE技术不仅能探测破坏信号,还能定出破坏位置。AE技术也可用作堤坝的安全监测,以避免或减少溃堤产生的淹没损失。本研究旨在探索有关
渗流引发的AE现象的一些重要因素。

2试验土样

试验用了三种粒径的土样,其级配分别为:1号砂砾土样4.76-9.5mm(4#筛),2号砂砾土样3.36~4.76mm(4#~6#筛)和3号砂砾土样2.38~3.36mm(6#~8#筛)。这些土样来自石灰岩碎石,且呈磨圆状颗粒。此石灰岩碎砾的比重为2.74。试样尺寸为高27.6cm.直径11.4cm。试样分五层制备,每层都精心压实至0.8的孔隙率。

3试验设备

试验设备由三部分组成,分别为渗透仪盈其供水系统,换能器探头及模拟信号控制系统,计算机信号采集及分析系统。整套试验装置的示意图如图1所示。供水系统由两个水箱及一台渗透测试仪组成,两水箱串成一体,但故在不同高度处。上水箱用来存放自来永并使气泡溢出,下水箱存放供实验用的无气水。渗透仪内装试验土样,去气的水从下向上游经试样,同时监测渗流产生的AE信号。探头与模拟信号控制系统。用于信号测试、放大、滤波及转换声波与水压力信号。模拟信号控制系统台有一台两通道前置放大器,两台单通道模拟式滤波器和一个隔声箱。信号采集与分析系统是一个计算机控制的DAQ系统,由Goldstar OS一90209 20MHz示波器(用来监视模拟信号)、HP35665A动态信号分析仪及具有MATLAB数据处理软件的PC机组成,后二者构成了主要分析系统。

 

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