本發(fā)明屬于混凝土構(gòu)件測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種隧道襯砌硫酸鹽腐蝕探測方法。

背景技術(shù)：

針對我國交通事業(yè)的不斷發(fā)展，隧道作為公路或鐵路線上的重要建筑物，其安全性需要持續(xù)加強監(jiān)測。隧道開挖后破壞了原來圍巖所形成的平衡狀態(tài)，導(dǎo)致發(fā)生了應(yīng)力重分布，使得圍巖需要在襯砌及圍巖所受外側(cè)荷載作用下達到新的平衡，所以襯砌對穩(wěn)定隧道結(jié)構(gòu)的重要性不言而喻。襯砌多是鋼筋混凝土制成的永久性支護結(jié)構(gòu)，沿隧道洞身周邊布置以防止圍巖發(fā)生過大變形或倒塌，占隧道總投資的1/4-1/3。在我國西南地區(qū)分布著大量含有硫酸鹽侵蝕性物質(zhì)巖層，這種侵蝕環(huán)境對隧道中的混凝土襯砌會產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用?；炷恋牧蛩猁}侵蝕是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程，濃度較小時，會與水泥石中的氫氧化鈣和水化鋁酸鈣反應(yīng)生成鈣礬石；當(dāng)溶液中濃度大于1000毫克/升時，不僅會有鈣礬石的生成還會有石膏結(jié)晶析出，這兩種產(chǎn)物均具有膨脹性，將會引起混凝土開裂，強度降低；其次，還會與混凝土中的碳酸鹽和水化硅酸鈣反應(yīng)生成無膠結(jié)作用的碳硫硅鈣石，隨著水化硅酸鈣的不斷消耗，膠凝材料逐漸變成灰白色且無強度的泥質(zhì)混合物，強度下降。

目前對于的侵蝕深度，大多數(shù)是在實驗室進行化學(xué)檢測，尚未發(fā)現(xiàn)利用超聲波且考慮實際受力工況并可應(yīng)用于現(xiàn)場的硫酸鹽腐蝕深度的探測方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種隧道襯砌硫酸鹽腐蝕探測方法，通過壓力試驗得出不同應(yīng)力水平下的聲速和應(yīng)力變化曲線，利用曲線分析實際工況應(yīng)力下的材料聲速以及測得超聲波傳遞時間，通過簡便的超聲波往返時間測量計算出隧道襯砌管片已腐蝕厚度，能夠?qū)σr砌的安全性作出判斷。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種隧道襯砌硫酸鹽腐蝕探測方法，包括以下步驟：

步驟一、制作混凝土試塊：混凝土試塊的配比與預(yù)探測的隧道襯砌配比相同，混凝土試塊的數(shù)量不少于6個，混凝土試塊的橫截面為正方形，邊長和高度分別記為a和c，滿足c/a≧2.5；

步驟二、養(yǎng)護至90天，取出混凝土試塊；

步驟三、在混凝土試塊相對的兩個側(cè)面的中心位置布置超聲波探頭；

步驟四、用壓力試驗機對混凝土試塊施加軸向壓力，測出同一軸向壓力水平下每個混凝土試塊的超聲波傳遞時間t；

步驟五、按照可算出試塊i的材料聲速，進而通過求出同一軸向壓力下各試塊的聲速平均值；

步驟六、施加的軸向壓力從0.05起依次遞增0.05 QUOTE a²至0.85，為試塊的棱柱體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，重復(fù)步驟四、步驟五；

步驟七、以橫軸為軸向壓力，縱軸為平均聲速，通過三次多項式數(shù)據(jù)擬合，作出聲速隨軸向壓力變化的曲線；

步驟八、在隧道襯砌管片上打孔至圍巖，采用EDTA容量法或質(zhì)量法檢測的濃度；若襯砌管片含有，先用密封材料填充好已打的孔，再在孔周邊的安裝超聲波發(fā)射/接收探頭，以1～10MHZ為頻率發(fā)射并接收超聲波，測量超聲波的往返時間；隨后根據(jù)真實工況應(yīng)力水平，通過查詢試驗數(shù)據(jù)所擬合的曲線，得到實際工況應(yīng)力下材料的聲速，按計算未損失管片厚度，最后根據(jù)襯砌管片原厚度H與未損厚度h，通過計算出已腐蝕厚度。

在孔周邊的襯砌管片上涂抹0.2～0.5mm厚耦合劑，粘貼超聲波發(fā)射/接收探頭。

將襯砌強度安全系數(shù)記為f，若發(fā)現(xiàn)，則發(fā)出危險警報，封閉交通，對隧道襯砌進行更換。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：

該方法是先在實驗室通過壓力試驗以及超聲波探測的數(shù)據(jù)擬合出聲速隨應(yīng)力變化曲線，便于查詢，操作靈活簡便；然后在現(xiàn)場根據(jù)實際工況應(yīng)力查詢上述曲線，通過簡便的超聲波往返時間測量計算出隧道襯砌管片已腐蝕厚度，并對襯砌的安全性作出判斷。

附圖說明

圖1是本發(fā)明不同應(yīng)力水平下混凝土聲速測試示意圖；

圖2是本發(fā)明聲速平均值隨應(yīng)力水平變化曲線；

圖3是本發(fā)明探測的隧道襯砌示意圖；

圖中：1、超聲波探頭；2、孔；3、超聲波發(fā)射/接收探頭。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。

一種隧道襯砌硫酸鹽腐蝕探測方法，包括以下步驟：

步驟一、制作如圖1所示的混凝土試塊：混凝土試塊的配比與預(yù)探測的隧道襯砌配比相同，混凝土試塊的數(shù)量不少于6個，混凝土試塊的橫截面為正方形，邊長和高度分別記為a和c，滿足c/a≧2.5；

步驟二、養(yǎng)護至90天，取出混凝土試塊；

步驟三、在混凝土試塊相對的兩個側(cè)面的中心位置布置超聲波探頭1；

步驟四、用壓力試驗機對混凝土試塊施加軸向壓力，測出同一軸向壓力水平下每個混凝土試塊的超聲波傳遞時間t；

步驟五、按照可算出試塊i的材料聲速，進而通過求出同一軸向壓力下各試塊的聲速平均值；

步驟六、施加的軸向壓力從0.05起依次遞增0.05 QUOTE a²至0.85，也即施加的軸向壓力以0.05 QUOTE a² 為起始值，每次遞增0.05 QUOTE a² 為試塊的棱柱體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，重復(fù)步驟四、步驟五；

步驟七、以橫軸為軸向壓力，縱軸為平均聲速，通過三次多項式數(shù)據(jù)擬合，作出聲速隨軸向壓力變化的曲線，如圖2所示；

步驟八、參照圖3，在隧道襯砌管片上打孔2至圍巖，采用EDTA容量法或質(zhì)量法檢測的濃度；若襯砌管片含有，先用密封材料填充好已打的孔2，再在孔2的周邊安裝超聲波發(fā)射/接收探頭3，以1～10MHZ為頻率發(fā)射并接收超聲波，測量超聲波的往返時間；隨后根據(jù)真實工況應(yīng)力水平，通過查詢試驗數(shù)據(jù)所擬合的曲線，得到實際工況應(yīng)力下材料的聲速，按計算未損失管片厚度。最后根據(jù)襯砌管片原厚度H與未損厚度h，通過計算出已腐蝕厚度，隧道襯砌已腐蝕厚度和安全性由襯砌原厚度以及未損管片厚度來計算，將襯砌強度安全系數(shù)記為f，若發(fā)現(xiàn)，則發(fā)出危險警報，封閉交通，對隧道襯砌進行更換。

其中，在孔2周邊的襯砌管片上涂抹0.2～0.5mm厚耦合劑，粘貼超聲波發(fā)射/接收探頭3。

以上對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進行了詳細(xì)介紹，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可對本發(fā)明進行若干改進，這些改進也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。