水工建筑物系统诊断中的无损检测方法 UDC 627.8.002.56

水工建筑物系统诊断中的无损检测方法 UDC 627.8.002.56

A. G. Vasilevskii, L. Ya. Dubovik, and V. G. Shtengel

与水电站运行可靠性有关的结构诊断的主要任务之一是对结构的实际状态进行评估，并预测结构进一步运行的可能性和条件。

对建筑物的结构在施工前、施工期和运营期的检查、特殊调查和观察状况符合现行建筑规范（2.06-01-2。-6.06-85），指南[1]，程序说明和建议[2，3]。这些观察应该用仪器方法进行。

目前主要以嵌入式测控仪器（mmi）为代表。不将MMI放置在结构最有利位置的情况很常见。在Bratsk, Ust'-Ilim, Chirkey, Kurpsai, Toktogul,和 Nurek HESs[4，5]上都观察到了这样的例子。此外，嵌入式MMI经常出现故障。例如，在Bratsk和Ust'-Ilim大坝上，30%到50%的传感器失效，即使是在一个相对较新的物体上-如Nurek HESs-有20%的MMI都失败了。在许多旧站台上几乎都没有安装MMI。非传统方法和无损检测方法（NTM）的技术诊断方法的已知优势在于，可以在没有MMI或它们发生故障的地方检查结构元件，以及在必要时，就设计偏差的发生进行紧急检查情况。还必须考虑到，只有通过NTMs，才能直接从各种因素的影响中获得混凝土在结构中的真实物理、力学和结构特征及其随时间的变化。

常规评估混凝土的物理状态，使用NTMs检测缺陷区域和缺陷参数，对构件和结构整体状态的后续计算评估以及后续操作条件允许优化维修和重建的形式，或在结构和设备的进一步操作中引入修正。在新建筑的体积减少，现代化的物体数量增加，并努力最大限度地有效地利用现有结构的情况下，这一点尤其重要。此外，由NTMs及时检测到的隐藏缺陷使预防潜在的紧急情况成为可能。

声学方法应被认为是检测HESs结构大质量单元的主要NTM方法。对该方法的各种改进可用于评估质量深处的混凝土状态，而其他方法允许评估表面层，在使用插入式振捣器浇筑大块混凝土时，表面层富含砂浆，缺乏粗骨料，它们在质量上明显不同于混凝土。除此之外，大气条件和硬化制度对混凝土表面层也有相当大的影响。通过特殊程序对大型构件进行表面或声学检测，可以获得混凝土的特性，通过更客观地考虑其特性，估计结构上的特征分布，并揭示参数偏差的区域。

声学、机械、热（红外）、辐射和电磁方法目前被用于诊断混凝土和钢筋混凝土水工结构（如全俄水利工程研究院（VNIIG）、电力设施研究所、全俄电力建设规划与组织研究院等。）。在使用NTMs方面已经积累了相当多的经验，并且开发了一些程序和方法、技术手段和专用设备。

混凝土的以下特性可通过NTMs[5-8]确定：抗压和抗拉强度、弹性模量、泊松比、蠕变、最大延伸率、抗冻性、密度和含水量。

此外，NTMs还可以揭示结构的隐藏缺陷（空洞、不连续、断裂带等），并确定裂缝参数、混凝土与钢筋的粘结力、钢筋直径和布置、混凝土保护层厚度、接缝质量等。

近年来，VNIIG对50多个物体进行的调查表明，使用NTMs作为检查结构的工具非常有效。

一个指示性的例子是从检查平台和廊道对Chirkey大坝下游面混凝土进行的调查。该试验采用声学和机械无损检测方法。调查结果表明，大坝中心段上部混凝土的强度显著降低。同一区域的裂纹数量增加了。对Ust'-Kamenogorsk和Bukhtarma大坝混凝土的调查显示，混凝土强度存在高度不均匀性。

利用NTMs对一些结构进行了混凝土构件的缺陷检测。例如：

在Vilyui HES-1，在闸门的右台肩处发现一条裂缝，确定了低质量的齿形混凝土和闸门埋置金属部件的脱落；

在Kirishi区域电站（SRPS），在立柱和横梁的接缝处检测到缺陷；

在I~kibastuz SRPS-1，还发现了轴承金属预埋件的接头和脱落缺陷；

在Serebryansk HES，NTMs的使用揭示了蜗壳和转轮坑之间的混凝土缺陷区域；

在上Teraberka，在蜗壳块整体混凝土和齿形混凝土之间的接缝处检测到HES扰动；

在Novomoskovsk SRPS和Leningrad5号集中供热和发电站，楼层受到干扰，从而有可能防止出现紧急情况；

在Zemo-Avchal'sk和Narva-HESs运河上，采用热非接触法测定了混凝土衬砌与基底的剥离部分。

这些例子说明了使用NTM的可能性，尤其是在没有MMI的结构上，在没有进行持续监测的情况下。

不幸的是，近年来，制造和改进设备的工作急剧减少。全联盟无损检测研究所的发展组织被排除在了俄罗斯之外。除此之外，我们还应补充一点，考虑到设备的特点，NTMs的设备不是为我们的工业部门开发的。此外，现在“Spektr”科学和技术协会（莫斯科）正在开发不太适合检测水工建筑物的仪器。为了在大体积混凝土结构诊断方面取得进展，有必要组织开发和制造NTMs技术手段。应在我们的行业框架内确定一个基础组织，制定对非关税管理系统技术手段的要求，并确定国外采购的仪器的需求和范围。

为了提高监测电力设施结构状态的效率[9]和测量参数的可靠性，并拓宽和深化其信息性，有必要在指南[1]中包括无损检测的方法和方法，组织观察组使用NTMs，并制定必要的标准程序。

随着NTM在实践中的广泛应用，有必要考虑到NTM从获得混凝土特性的角度来看是间接的，因此使用NTM不仅需要材料理论和测量方法的专门知识，而且还需要在使用这些方法方面有丰富的经验结构。因此，这些组织的活动应该得到许可。

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