混凝土裂缝深度的激光超声探测方法

摘要

为探究激光超声技术检测混凝土裂缝深度的可行性,首先,建立平面应变的有限元模型,研究激光激发的表面波与混凝土表面裂缝的作用规律;其次,分析表面波与裂缝前沿(波与裂缝最先作用的纵向边沿)作用的散射回波特征,讨论裂缝深度对散射回波特征点时间差的影响;最后,在自主研制的激光超声试验平台上,采用激光扫描混凝土表面激发声场、表面波探头接收信号的方法,分析裂缝深度分别为1,2和3 cm混凝土试块的时域波形信号.研究结果表明:裂缝前沿棱角作为一个次声源与表面波作用时发生明显反射,并在时域波形信号中产生了滞后于反射表面波的波峰波谷特征点波形;波峰波谷特征点到达时间差随裂缝深度增大呈线性增长,由此可根据裂缝前沿与表面波作用产生的散射回波特征实现混凝土裂缝深度的定量检测;物理试验中混凝土裂缝与表面波作用表现出相同规律,并结合数值模拟结果建立了检测裂缝深度的线性公式,试验检测裂缝精度最高可达90％.