Развитие методики анализа нормированного акустического отклика для оценки контакта «конструкция–грунт»

DOI: 10.37153/2618-9283-2023-3-32-47

Авторы:  
Рубрики:    Теоретические и экспериментальные исследования, научно-технические разработки   
Ключевые слова: фундаментные плиты, неразрушающий контроль, техническая геофизика, метод анализа отклика, атрибутный анализ, индекс пустот
Аннотация:

Введение. Метод анализа отклика в настоящий момент является одним из наиболее распространенных способов акустической экспресс-диагностики состояния фундаментных плит и других плитоподобных конструкций за рубежом, однако сравнительно мало распространен в Российской Федерации. Модификация данной методики, основанная на анализе параметров нормированного отклика, активно разрабатывается отечественными специалистами для оценки качества контакта конструкций с грунтовым основанием. Актуальным является вопрос выработки новых информативных параметров и критериев для выделения аномалий, связанных с нарушениями контакта.

Целью работы является информирование специалистов о возможностях метода анализа нормированного акустического отклика для локализации зон нарушения контакта конструкция-грунт. Для достижения поставленной цели предложено применить атрибут «индекс пустот» и вспомогательный критерий анализа данных, основанный на характере распределения значений атрибутов.

Материалы и методы. Описаны особенности методики анализа нормированного акустического отклика, применяемой для поиска участков нарушенного контакта «конструкция-грунт». Показан способ расчета атрибута «индекс пустот» для данной методики. Предложен критерий выделения аномальных областей, отталкивающийся от анализа характера распределения значений атрибутов.

Результаты. Верификация применения атрибута «индекс пустот» для поиска зоны нарушения контакта конструкции с грунтом показана на результатах обследования физической модели тоннельной обделки с известным положением пустоты. На примере результатов обследования плиты в основании подземной автостоянки показано использование «индекса пустот» совместно с атрибутом энергии нормированного сигнала. Предложен вспомогательный критерий анализа данных, дополняющий критерий «трех сигма», и основанный на характере распределения значений атрибутов.

Выводы. Показан способ применения атрибута «индекс пустот» для локализации зон нарушения контакта конструкция-грунт для метода анализа нормированного акустического отклика. Предложен вспомогательный критерий анализа данных, учитывающий характер распределения атрибутов отклика.

Используемая литература:

1.          Капустин В.В., Владов М.Л. Техническая геофизика. Методы и задачи // Геотехника. 2020. Т. 12. № 4. С. 72–85. DOI: 10.25296/2221-5514-2020-12-4-72-85.

2.          Чуркин А.А., Капустин В.В., Конюхов Д.С., Владов М.Л. Последние изменения в российской практике нормативного регулирования «технической» геофизики // Геотехника. 2021. № 2. С. 56–70. DOI: 10.25296/2221-5514-2021-13-2-56-70.

3.          Опыт использования геофизических методов для оценки фактических конструктивных параметров железобетонных фундаментных плит / Д.И. Блохин, А.С. Вознесенский, И.И. Кудинов и др. // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2011. № 2. С. 283–289.

4.          Sadowski L. Multi-Scale Evaluation of the Interphase Zone between the Overlay and Concrete Substrate: Methods and Descriptors. Applied Sciences, 2017, vol. 9, no. 7, article no. 893. DOI: 10.3390/app7090893.

5.          Xie X., Liu Y., Huang H., Du J., Zhang F., Liu L., 2007. Evaluation of grout behind the lining of shield tunnels using ground-penetrating radar in the Shanghai Metro Line, China. Journal of Geophysics and Engineering. Vol. 4, no. 3, pp. 253–261. DOI: 10.1088/1742-2132/4/3/S03.

6.          Капустин В.В., Чуркин А.А., Широбоков М.П. Опыт применения георадиолокации для контроля качества фундаментных плит // Геотехника. 2021. № 1. С. 68–79. DOI: 10.25296/2221-5514-2021-13-1-68-79.

7.          Капустин В.В., Широбоков М.П. Применение георадарных технологий при обследовании подводных конструкций гидротехнических сооружений // Геотехника. 2021. Т. 13. № 3. С. 54–65. DOI: 10.25296/2221-5514-2021-13-3-54-65.

8.          Cheng C.-C., Yu C.-P., Liou T., 2009. Evaluation of interfacial bond condition between concrete plate-like structure and substrate using the simulated transfer function derived by IE. NDT & E International, vol. 42, no. 8, pp. 678–689. DOI: 10.1016/j.ndteint.2009.06.001.

9.          Sajid S., Chouinard L. Impulse response test for condition assessment of concrete: A review. Construction and building materials. 2019, vol. 211, pp. 129–140, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.03.174.

10.       Tang H., Long S., Li T., 2019. Quantitative evaluation of tunnel lining voids by acoustic spectrum analysis. Construction and Building Materials, vol. 228, article no. 116762. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.116762.

11.       Dodge E.C., Chapa S.V., 2015. Impulse response testing – analysis of relative test data. Proceedings of International Symposium on Non-Destructive Testing in Civil Engineering (NDT-CE), Berlin, Germany, September, 2015.

12.       Чуркин А.А., Хмельницкий А.Ю., Капустин В.В. Оценка условий контакта конструкций с грунтовым массивом по атрибутам нормированного акустического отклика // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2022. № 5. С. 17–21.

13.       Володин Г.В., Капустин В.В. Анализ колебаний фундаментных плит для оценки контакта с грунтами // Геотехника. 2021. Т. 13. № 4. С. 64–79. DOI: 10.25296/2221-5514-2021-13-4-64-79.

14.       Ottosen N.S., Ristinmaa M., Davis A.G. Theoretical Interpretation of Impulse Response Tests of Embedded Concrete Structures. J. Eng. Mech. 2004, no. 9, pp. 1062–1071, DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9399(2004)130:9(1062).

15.       Шилин А.А., Кириленко А.М., Знайченко П.А. Комплексные обследования бетонных и железобетонных обделок транспортных тоннелей ультразвуковым и ударно-акустическим методами // Транспортное строительство. 2014. № 5. С.12–14.

16.       Voznesenskii A.S., Nabatov V.V. Identification of filler type in cavities behind tunnel linings during a subway tunnel survey using the impulse-response method. Tunnelling and Underground Space Technology. 2017, no. 70, pp. 254–261. DOI: 10.1016/J.TUST.2017.07.010.

17.       Модин И.Н., Шевнин В.А. Соответствие данных электроразведки логнормальнольному закону распределения // Прикладная геофизика. Выпуск 109. Москва: Издательство «Недра». 1984. С. 75–82.

18.       Ллойд Э., Эдерман У. Справочник по прикладной статистике. Том 1. Москва: «Финансы и статистика».1989. 511 с.

19.       Нерадовский Л.Г. Опыт изучения методом ВЭЗ геоэлектрического строения долины реки Лены «Туймаада» // Вестник евразийской науки. 2021. Т. 13. № 6. DOI: 10.15862/25ECVN621

20.       Шейнин В.И., Дзагов А.М. Использование логнормального распределения при обработке результатов испытаний грунтов сваями // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2021. № 3. С. 2–5.