Разработка технологии ремонта многослойных конструкций подземных сооружений на основе виброакустической диагностики их дефектности

Бауков, Арсений Юрьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка технологии ремонта многослойных конструкций подземных сооружений на основе виброакустической диагностики их дефектности
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Разработка технологии ремонта многослойных конструкций подземных сооружений на основе виброакустической диагностики их дефектности"

На правах рукописи

БАУКОВ Арсений Юрьевич

УДК 622.25;624.012.3/.4;69.059

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА МНОГОСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ИХ ДЕФЕКТНОСТИ

Специальность: 25.00.22 - «Геотехнология (подземная, открытая, строительная)»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2010

004600557

Работа выполнена в Московском государственном горном университете на кафедре «Строительство подземных сооружений и шахт»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор ШКУРАТНИК Владимир Лазаревич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор СМИРНОВ Вячеслав Иванович

кандидат технических наук МАЙОРОВ Александр Евгеньевич

Ведущая организация - ГУЛ «МосводоканалНИИпроект»

Защита диссертации состоится «¿7» ОЧ 2010 г. в час, на заседании диссертационного совета Д-212.128.05 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, ГСП, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета

Автореферат разослан «

25" » ио 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук /У МЕЛЬНИК Владимир Васильевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Устойчивость, долговечность и надежность эксплуатации железобетонных сооружений подземной городской инфраструктуры в значительной мере зависят от наличия и параметров дефектов конструктивных элементов этих сооружений. В тех случаях, когда такие элементы представляют собой слоистые комбинированные структуры, основным типом возникающих в них дефектов являются плоскости ослабления и полости между отдельными слоями, а также между нижним слоем и грунтовым основанием.

Традиционно устранение таких дефектов в ходе ремонтных мероприятий осуществляется путем инъецирования в соответствующие зоны твердеющих цементных растворов. При этом качество ремонта в решающей степени зависит от оптимального выбора таких параметров его технологии, как координаты точек и давление инъецирования, а также объемы и водоцементное отношение закачиваемых растворов. Однако осуществить такой выбор удается далеко не всегда из-за ограниченности необходимой для этого априорной информации о местоположении, площади и толщине плоскостных дефектов. Как следствие, на практике чаще всего не удается полностью восстановить целостность конструкции и исключить возникновение опасных деформаций на границе ее основания с грунтом. Кроме того, нередки случаи, когда избыточное давление инъецирования приводит к дальнейшему развитию существующих дефектов и, как следствие, возрастанию рисков потери устойчивости подземного сооружения.

Потенциально более качественной технологией ремонта многослойных железобетонных конструкций подземных сооружений является технология вакуумного инъецирования. Она предполагает одновременно с процессом нагнетания в тампонируемую область цементного раствора создание в последней пониженного давления, что снижает вероятность образования так называемых воздушных карманов, а также риски разрушения конструкции.

В то же время эффективность технологии вакуумного инъецирования многослойных железобетонных конструкций подземных сооружений еще в большей степени зависит от информации о наличии и параметрах соответствующих дефектов. Как показывает анализ, такая информация принципиально может быть получена на основе виброакусгаческой диагностики, которая, однако, применялась до настоящего времени только для контроля систем типа «покрытие-основание» и не предназначалась для контроля многослойных структур в условиях городского строительства. Традиционные методики проведения виброакустического контроля и интерпретации полученных результатов не позволяют выполнять исследования многослойных структур, что делает необходимым усовершенствование данного метода.

Таким образом, обоснование схем и режимов технологии инъецирования цементных растворов в дефектные зоны железобетонных слоистых конструкций на основе получения информации о геометрических параметрах этих зон по

данным виброакустического контроля является актуальной научной задачей.

Целью диссертации является разработка технологии ремонта многослойных железобетонных конструкций подземных сооружений на основе виброакустической диагностики нарушений сплошности в них, что способствует повышению долговечности конструкций и увеличению эксплуатационной надежности подземных сооружений городского хозяйства.

Идея работы заключается в использовании виброакустической диагностики многослойных железобетонных конструкций подземных сооружений для получения информации о параметрах и местоположении дефектных участков в этих конструкциях с целью последующего проведения их ремонта методом вакуумного инъецирования тиксотропных цементных твердеющих составов.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Инъецирование цементных растворов при ремонте многослойных железобетонных конструкций должно выполняться на основе информации о глубине и протяженности существующих в них плоских дефектов. Такая информация может быть получена путем анализа спектров изгибных колебаний указанных конструкций при их ударном возбуждении. При этом вышележащие слои над выявляемым дефектом, расположенным на глубине от 50 до 600 мм, моделируются в виде однослойной однородной пластины с эквивалентными толщиной и плотностью. Эффективность выявления таких дефектов достигается управлением длительностью ударного воздействия в пределах от 0,05 до 1 мс за счет изменения параметров устройства возбуждения, рассчитываемых на основе предложенных в работе аналитических моделей.

2. Установление местоположения и геометрических параметров зон инъецирования в многослойных железобетонных конструкциях с использованием их виброакустического контроля должно осуществляться профилированием по ортогональной сетке, шаг которой определяется с учетом минимального размера выявляемого дефекта. Критерием наличия дефекта является отклонение амплитуды спектра измеренного сигнала на соответствующих частотах более чем на 30% по сравнению с эталонной амплитудой сигнала на бездефектном участке.

3. Ремонт многослойных железобетонных конструкций, имеющих внутренние протяженные дефекты раскрытием от 0,4 до 10 мм, наиболее эффективен с применением технологии вакуумного инъецирования цементных растворов с водоцементным соотношением более 0,5 при использовании воздушных эжекторов, обеспечивающих разряжение до 80 кПа.

Научная новизна работы состоит в установлении зависимости параметров акустического отклика многослойной железобетонной конструкции от характеристик ударного импульса, физических свойств конструкции и основания, размера дефекта, а также обосновании параметров вакуумного инъецирования слоистых железобетонных конструкций подземных сооружений на основе результатов виброакустического контроля.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

использованием при проведении виброакустических измерений аппаратурного обеспечения с высокими метрологическими характеристиками;

- хорошей воспроизводимостью установленных взаимосвязей между наличием, местоположением и размерами дефектов многослойных железобетонных конструкций с одной стороны и информативными параметрами виброакустического метода контроля при многократных (более 5) измерениях - с другой;

- удовлетворительной сходимостью рассчитанных теоретически и измеренных экспериментально характеристик и параметров дефектов многослойной железобетонной конструкции, вызванных воздействием ударного импульса;

- положительными результатами практической реализации предложенной технологии ремонта железобетонных конструкций на ряде емкостных подземных сооружений в г. Москве.

Научное значение работы заключается в установлении взаимосвязи между параметрами колебательных процессов, возникающих в слоистых железобетонных конструкциях при их ударном возбуждении и межслоевыми дефектами этих конструкций для оптимизации схем и режимов технологии вакуумной инъекции цементных растворов в дефектные зоны железобетонных слоистых конструкций подземных сооружений.

Практическое значение работы состоит в разработке технологии вакуумного инъецирования дефектов слоистых конструкций подземных сооружений, учитывающей полученные на основе контроля параметры этих дефектов и обеспечивающей повышение устойчивости и функциональной надежности указанных сооружений.

Реализация выводов и рекомендаций работы.

В рамках диссертации разработаны «Рекомендации по ремонту многослойных конструкций подземных емкостных сооружений с учетом данных виброакустической диагностики их дефектности», которые утверждены в МГТУ и переданы для практического использования в ГУП «МосводоканалНИИпроект».

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы обсуждались: на научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва 2003-2009), на всероссийском конкурсе студенческих работ (Екатеринбург, 2003), на Международной конференции «Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений» (Екатеринбург, 2004), на II Всероссийской (международной) конференции «Бетон и железобетон, пути развития», (Москва, 2005), на ХУ-ХУШ сессиях Российского акустического общества (2004-2007), на Всероссийской выставке НТТМ-2005 (Москва, ВВЦ) и на научных семинарах кафедры ФТКП МГТУ (2005-2007).

Публикации.

Основные положения диссертационной работы изложены в 8 опубликованных научных работах.

Объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 137 наименований, включает 75 рисунков, 18 таблиц.

Автор выражает благодарность своему научному руководителю д.т.н., проф. Шкуратнику B.JI., а также д.т.н., проф. Шилину A.A. за полезные консультации при постановке и проведении исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена анализу современного состояния исследований в области ремонта и контроля дефектности плоских многослойных железобетонных конструкций подземных сооружений.

В практике подземного городского строительства большое распространение получило использование многослойных комбинированных железобетонных конструкций. Это обусловлено в частности тем, что агрессивные воздействия на подземные сооружения носят многофакторный характер, и применение только однослойных конструкций не позволяет эффективно поддерживать надежность сооружения на протяжении всего эксплуатационного периода.

В процессе строительства и эксплуатации подземных сооружений возможно образование различного рода дефектов, таких как расслоения, полости, каверны и т.д. Без своевременного выявления и ликвидации данных дефектов, в частности путем инъецирования в них твердеющих составов, невозможно обеспечить надежность конструкций на весь проектный период эксплуатации. Вопросам нагнетания ремонтных составов, в том числе методами инъецирования цементных растворов, посвящены исследования таких ученых, как Бойко М.Д., Данюшевский B.C., Должиков П.Н., Касьян H.H., Кипко А.Э., Лаллен Р.Т., Лысенко В.И., Майоров А.Е., Попов И.В., Смирнов В.И., Тетельмин В.В., Физдель И.А., Худолей О.Г., Хямяляйнен В.А., Чураков А.И., Шилин A.A., Эдварде С.К. и др. Исследованиям в области контроля конструкций, в том числе многослойных, посвящены работы таких ученых, как Владов М.Л., Вопилкин А.Х., Джонс Р., Изюмов C.B., Клюев В.В., Ланге Ю.В., Самокрутов В.Г., Сансалоне М. Дж, Физдель И.А., Школьник И.Э., Шкуратник В.Л. и др.

Анализ результатов исследований в области диагностики и ремонта многослойных конструкций подземных сооружений городской инфраструктуры позволил сделать следующие выводы: 1. Возникновение дефектов в многослойных конструкциях может быть связано с нарушением технологии ведения строительства, изменением гидрогеологической ситуации в районе расположения сооружения, нарушением эксплуатационного режима и т.д.

2. В современной практике ремонтных работ наибольшее распространение при восстановлении эксплуатационной надежности плоских многослойных конструкций подземных сооружений получили методы инъецирования специальных составов, в частности на основе водоцементных растворов.

3. Применяемые в настоящее время способы нагнетания раствора в плоские трещины и другие дефекты многослойных конструкций не могут в полной мере обеспечить качественного заполнения межслоевых полостей. В частности, при нагнетании раствора даже под незначительным давлением в ремонтируемых конструкциях, особенно в верхних слоях, могут возникать сильные деформации, проявляющиеся в виде вспучивания, трещинообразования и разрывов.

4. Потенциально эффективным решением задачи качественного инъецирования расслоений в верхних слоях многослойной конструкции является вакуумирование дефектной зоны одновременно с нагнетанием в нее ремонтного раствора. Условием успешной реализации данного метода ремонта является проведение работ по инъецированию строго в пределах существующего дефекта, так как между местом подачи ремонтного раствора и местом создания разряжения должна существовать воздушная связь.

5. Несмотря на достигнутые успехи в области инъецирования, разработка новых методов, в частности вакуумного, а также усовершенствование существующих способов до сих пор является одной из актуальных проблем ремонта подземных сооружений. Это связано с невозможностью в достаточной мере оценить фактические размеры и характер дефектов с использованием существующих в современной практике методов контроля. Отсутствие полной информации о дефектном состоянии конструкций приводит к неоправданно большим затратам материала в одних случаях, и к недостаточно качественному инъецированию - в других. Все это обусловливает необходимость рассматривать оперативный контроль целостности многослойных железобетонных конструкций как обязательный элемент технологии их ремонта.

6. Особенности контроля многослойных конструкций, такие как односторонний доступ, резкие различия в свойствах материалов, большое затухание упругих колебаний в большинстве неметаллических материалов и др., значительно 01раничивают использование традиционных сейсмоакустических, акустических, ультразвуковых методов неразрушающего контроля, а также высокочастотных электрофизических методов.

7. Анализ показал, что наиболее подходящим и информативным способом контроля многослойных конструкций является виброакустический метод (ВАМ). Данный метод был разработан в МГГУ на кафедре ФТКП под руководством проф. B.C. Ямщикова. Его сущность заключается в ударном возбуждении изгибных колебаний в контролируемом объекте, приеме и спектральном анализе виброакустического отклика на это воздействие. Информационным критерием является резкое возрастание амплитуды спектральных выбросов при наличии дефектов связи покрытия с основанием вследствие отсутствия демпфирования.

последним свободных изгибных колебаний пластины, возникающих над дефектом, что количественно определяется коэффициентом демпфирования. Однако существующие методики и аппаратурные реализации данного способа не позволяют выявлять структурные дефекты в многослойных конструкциях с достаточной степенью надежности и эффективности. Исходя из этого существует необходимость в усовершенствовании традиционного ВАМ, в частности методики проведения измерений, систем возбуждения, создания нового поколения аппаратуры. Для этого необходимо проведение теоретических и экспериментальных исследований особенностей изгибных колебаний многослойных упругих пластин, на основе которых возможно принципиальное совершенствование данного метода, позволяющее повысить эффективность и надежность контроля многослойных железобетонных конструкций.

Эти выводы с учетом указанной выше цели работы позволяют сформулировать следующие основные ее задачи:

1. Разработать элемент технологии ремонта многослойных железобетонных конструкций, заключающийся в оперативном определении геометрических параметров существующих в них дефектов, с целью использования этих параметров на этапах проектирования, реализации и контроля качества ремонтно-восстановительных работ. Разработать методики и алгоритмы для обработки результатов контроля и их интерпретации. Обосновать оптимальные характеристики устройств возбуждения и регистрации изгибных колебаний, многослойных конструкций в натурных условиях.

2. Выявить и обосновать критерии выявления дефектов многослойных железобетонных конструкций на основе теоретических, экспериментальных (модельных и натурных) исследований закономерностей колебательных процессов в них.

3. Разработать технологию вакуумного инъецирования многослойных железобетонных конструкций подземных сооружений на основе получения надежной информации о характере и параметрах существующих в них дефектов.

4. Выявить оптимальные эксплуатационные и конструктивные характеристики систем для создания пониженного давления в зоне инъецирования.

5. Определить оптимальные параметры оборудования для восстановления многослойных железобетонных конструкций подземной городской инфраструктуры с учетом особенностей и условий их ремонта и контроля.

Вторая глава посвящена теоретическому обоснованию возможности применения ВАМ для контроля многослойных железобетонных конструкций подземных сооружений. Теоретическое изучение изгибных колебаний многослойных пластин при импульсном воздействии на них является чрезвычайно сложной математической задачей, которая в общем виде решается только численными методами. Предложено сведение данной проблемы к исследованию изгибных колебаний однослойной упругой пластины с некими

эквивалентными параметрами, аналогичными физико-механическим

характеристикам реальной многослойной системы. Для количественной оценки возможности замены многослойной колебательной системы однослойной однородной пластиной с эквивалентными параметрами был использован метод волнового импеданса, заключающийся в определении входных импедансов многослойных конструкций и соответствующих входных импедансов тонкой эквивалентной пластины. В этом случае основными эквивалентными параметрами, определяющими изгибные колебания тонкой пластины, являются ее масса т и изгибная жесткость В, зависящая от толщины пластины /г, модуля Юнга Е и коэффициента Пуассона V материала пластины.

Определение эквивалентных характеристик выполнялось для конкретных случаев многослойных бетонных конструкций, наиболее часто встречающихся в' практике применения ВАМ при неразрушающем контроле строительных объектов, а именно для двухслойных и трехслойных объектов с различными параметрами слоев. Для оценки эквивалентных значений модуля Юнга Ел для двух- и трехслойных пластин можно воспользоваться теоретическими расчетами изгибной жесткости В, для многослойных пластин и сравнить данные выражения с эквивалентной изгибной жесткостью для однослойной однородной пластины. Указанные операции позволяют получить на основании выражений для изгибной жесткости двух- и трехслойных систем (по своей структуре аналогичных строительным конструкциям) величину эквивалентного модуля Юнга £э, для соответствующей упругой пластины. Так, для двухслойной пластины ЕЭ2 имеет вид:

где Е,, Е2 - модули Юнга соответственно слоя подготовки, гидроизоляционного слоя, железобетонного слоя верхней плиты; А,, к2 - толщины тех же компонент многослойной пластины; Н3 - эквивалентная мощность двухслойной структуры, равная суммарной мощности многослойной пластины.

Оценка относительной разницы между суммарной массой Мг и массой эквивалентной однослойной пластины Мэ при возможной вариации реальных толщин слоев для указанных моделей, а также построение зависимостей величин ЕЭ2 и Еэг от изменяющихся параметров двухслойной и трехслойной пластины позволили сделать следующие выводы. В случае многослойных пластин (параметры и конструкция которых соответствуют типичным многослойным строительным объектам) в качестве их эквивалентных параметров, определяющих эффективную массу однослойной пластины, могут быть выбраны общая толщина многослойной пластины НЭ1 и плотность верхнего железобетонного слоя р,. Модуль упругости эквивалентной однослойной пластины при проведении

расчетов, когда их приемлемая погрешность находится в .пределах 30-40%, может бьтгь принят равным модулю Юнга верхнего железобетонного слоя. В противном случае эквивалентный модуль Юнга рассчитывается согласно соответствующим аналитическим выражениям или определяется по разработанным автором номограммам.

В основе ВАМ контроля при ударном возбуждении объекта лежит определение степени демпфирования основаниями различного типа изгибных колебаний участка объекта, лежащего над дефектом. Оценить возможности применения данного метода в условиях многослойных объектов, а также его усовершенствования можно путем проведения расчетов амплитуды колебаний эквивалентной пластины в свободном состоянии и лежащей на упругом основании в случае ударного воздействия на пластину. При решении такой задачи был применен спектральный метод, заключающийся в расчете модуля спектральной плотности отклика объекта на ударное воздействие |W(/)|.

При приближенном решении задачи о колебании упругих пластин при ударном воздействии модуль спектральной плотности отклика пластины на ударное воздействие определяется следующим образом:

И/)|=И/)Ня/")|> (1)

где !£(/)[ - модуль спектра ударного импульса F(t); |М(/)| - модуль амплитудно-частотной характеристики объекта в случае колебаний пластины в свободном состоянии или на упругом основании.

Теоретические исследования изгибных колебаний многослойных пластин при их ударном возбуждении выполнялись с использованием компьютерного моделирования в среде Mathcad. Моделирование выполнялось для трех типов упругих пластин, форма и геометрические размеры которых выбирались исходя из типичных средних значений расслоений на реальных строительных объектах: а) прямоугольная пластина, соответствующая дефекту связи под всей многослойной конструкцией, с горизонтальными размерами aj= 1 м; ¿/=1,5 м и толщиной h/=0,23 м; б) толстая круглая пластина радиусом г/=0,69 м и толщиной й2=0,23 м; в) тонкая пластина, соответствующая внутренним расслоениям внутри многослойной пластины, имеющая горизонтальные размеры а3=йз=0,5 м и толщину hf=0,1 м. В качестве материала упругой пластины был выбран бетон с соответствующими средними характеристиками: модуль Юнга Е =1,225 ■ 1010Н/м2; плотность р = 2,45-103 кг/м3; коэффициент Пуассона v = 0,17; коэффициент потерь 77 = 0,261. Расчеты проводились для первых 4-х изгибных мод: основной ©„- т= 1, п=1; о>п— m=l, п=2; тп- т=2, n=l; <у22- т=2, п=2. Изменение характера ударного возбуждения упругой пластины учитывалось путем варьирования в процессе моделирования длительности ударного импульса, которая принимала

следующие значения: т1 =0,1 с; г2 =0,01с; г3 =0,004 с; Ть =0,001 с; г, =0,0001с; г6 =0,0005 с; г6 =0,00005 с. В случае детализации получаемых результатов для величины г, использовались промежуточные значения.

При изучении изгибных колебаний упругих пластин в свободном состоянии в качестве модуля амплитудно-частотной характеристики \М(/)| принималась функция:

И/)| =

(2)

где М,' - эквивалентная масса пластины, К] - эквивалентная податливость пластины, 77 - коэффициент потерь материала пластины, а>и - основная 1фуговая собственная частота пластины.

При изучении изшбных колебаний упругих пластин, лежащих на упругом основании, модуль амплитудно-частотной характеристики имел вид:

| л/(л|=-

(3)

(2я/у -м; J

где эквивалентные жесткость основания С и сопротивление основания ¡3 рассчитывались по выражениям Г.Б. Муравского.

Для возможности исследования влияния на степень демпфирования изгибных колебаний пластины свойств основания его эквивалентный упругий модуль при моделировании выбирался равным:

= 8,18-107 Н/м2; Еа =8,18-10' Н/м2; =8,18-Ю'0 Н/м2.

При этом степень ослабления амплитуды колебательной скорости пластины вследствие эффекта демпфирования ее изгибных колебаний для первой моды определялась коэффициентом демпфирования d(f), равным отношению модулей амплитуд колебаний свободной пластины и пластины, соприкасающейся с основанием. Общим свойством полученных частотных зависимостей d(f) является наличие максимума коэффициента демпфирования на собственной частоте основной изгибной моды пластины fn, что имеет большое значение для оптимизации методики ВАМ контроля.

С целью выбора оптимальных условий проведения ВАМ контроля многослойных конструкций для пластин с указанными выше типоразмерами были проведены расчеты спектров откликов на ударное воздействие при различной длительности ударного импульса г. Так, для пластины с первым типоразмером величина т при расчетах изменялась от 0,1с до 0,0001с. Пример частотной зависимости спектра отклика на ударное воздействие для пластины,

колеблющейся в свободном состоянии //(/) для импульсов с г = 0,01с и г = 0,001 с представлен на рисунке 1.

Получено, что в большинстве случаев спектры имеют сложный вид, и в них из-за наличия дополнительных спектральных выбросов весьма трудно выделить основной максимум, по величине которого согласно методике ВАМ контроля производится определение наличия дефектов. Кроме того, амплитуда основных максимумов спектральной плотности виброимпульса также зависит от величины г. Аналогичная картина получена и для пластины, лежащей на основании.

Рисунок 1. Спектральная плотность виброакустического отклика пластины (1,5x1,0x0,23м) в свободном состоянии: а) -с=0,01с; б) 1=0,001с

Аналогичное моделирование колебательных процессов было проведено для пластины с размерами 0,5x0,5*0,1 м, характерными для типичных внутренних расслоений исследуемых слоистых конструкций. При этом наблюдаются те же закономерности, что и в предыдущем случае, а также более ярко выраженная зависимость амплитуды максимума спектральной плотности виброимпульсов от г. Для таких расслоений, исходя из приведенных выше требований, была выбрана величина г = 0,00005 с, что значительно меньше оптимальной величины г при возбуждении толстых плит, соответствующей т = 0,001 с.

На основании этого с целью оптимизации процессов виброакустических измерений для каждого характерного контролируемого объекта может быть выбран особый режим возбуждения конструкции, при котором в спектре отклика наблюдается единственный основной амплитудный выброс.

Отсюда следует практический вывод о необходимости при реализации ВАМ контроля многослойных конструкций, содержащих дефекты на различных глубинах, использования ударных систем, создающих возбуждающие импульсы с различной величиной их длительности.

Длительность ударного импульса г в первом приближении может быть оценена на основе теории Герца. Величина г зависит в основном от четырех параметров ударной системы: массы т, модуля Юнга £;, радиуса контактной поверхности Я, и линейной скорости ударника У0. Решение задачи о выборе необходимой величины г в случае применения конкретных типов ударных систем (молотки, кувалды, стержни и т.п.) может быть значительно упрощено путем приведения функции четырёх переменных к функции двух переменных. При этом наиболее удобным способом выбора оптимальных параметров ударной системы является построение объёмных трехмерных поверхностей типа 30 в среде Майюас! для функции г от двух (из указанных четырех) переменных. В этом случае оптимальное соотношение параметров системы определяется координатами линии пересечения трехмерной поверхности с плоскостью, соответствующей заданной величине г (например, г =0,001с). Пример такого построения в системе Ма^сас) представлен на рис. 2.

Рисунок 2. Трехмерные поверхности для функции ударного импульса т=/(т. V) при Е 1=7.3 101" Н/м. Я=0.01 м. т=0.001с (а) и линия пересечения трехмерных поверхностей (6)

Из приведенного примера следует, что при выбранных параметрах ударной системы Л=0,01 м; £,=7,3-Ю10 Н/м\ что соответствует контактному слою из дюралюминия, при массе ударника т=3 кг требуемая скорость У0 должна составлять 1,5 м/с. Тогда как для ударника, изготовленного из капрона (£/=5-109Н/м2), при увеличении его радиуса до Л=0,1 м при той же массе т=3 кг оптимальная скорость соударения увеличивается до 5 м/с.

Таким образом, можно весьма просто выбирать оптимальные диапазоны изменения параметров ударной системы при её проектировании для контроля

конкретных объектов или для возможности корректировки этих параметров непосредственно на объекте исследования, например, путем изменения скорости соударения У0 или материала контактной накладки на ударное устройство.

При оптимальном возбуждении многослойного объекта необходимо не только добиваться требуемой длительности соударения ударной системы и поверхности контролируемого объекта, но и передавать данному объекту механическую энергию, достаточную для возникновения в его дефектном участке изгибных колебаний с достаточной для проведения спектрального анализа амплитудой. Изучение энергетических аспектов ударного возбуждения изгибных колебаний в многослойных упругих пластинах возможно с помощью приближенного метода, основанного на том, что колебания упругих пластин представляются в виде колебаний осциллятора с одной степенью свободы на основной моде пластины с соответствующими эквивалентными параметрами, а также на законе сохранения импульса при ударе о пластину системы возбуждения. В этом случае параметры осциллятора с одной степенью свободы определяются эффективными колебательными параметрами для первой (основной) моды изгибных колебаний пластины. На основании этого могут быть рассчитаны начальная амплитуда колебаний пластины Ло и длительность

регистрируемого импульса I....... которые позволяют оценить энергетическую

эффективность возбуждения изгибных колебаний в исследуемом объекте, а также требуемую чувствительность измерительной аппаратуры и возможный динамический диапазон изменения уровня входного сигнала при проведении контроля многослойных конструкций.

Предлагаемый метод энергетической оценки максимальной амплитуды изгибных колебаний пластины в случае оптимального режима ее импульсного возбуждения позволяет проводить эффективную корректировку выбираемых параметров ударной системы, что значительно увеличивает надежность ВАМ контроля и повышает степень выявляемое™ внутренних дефектов в многослойных конструкциях.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям изгибных колебаний многослойных конструкций в случае ударного воздействия на них.

Принципиальная возможность применения ВАМ при неразрушающем контроле многослойных объектов была доказана при проведении измерений на лабораторной модели. Последняя была выполнена в виде многослойной конструкции, состоящей из трех прямоугольных плексигласовых пластин размером 27x30 см, толщина которых изменялась от 23 до 3 мм. К задней плоскости такой конструкции было предусмотрено подсоединение толстой пластины (подложки), выполненной из горной породы (мрамор, гранит). С целью увеличения амплитуды изгибных колебаний конструкции в модели реализован консольный способ крепления пластин к массивному основанию. В модели использовалось устройство, позволяющее реализовать различные контактные

условия между пластинами. На плоскости внешней тонкой пластины крепился пьезоакселерометр. Для усреднения колебательных процессов по реализациям был выбран последовательный способ спектрального анализа сигнала, и вследствие этого ударное возбуждение конструкции производилось серией механических импульсов, создаваемых с помощью электромеханического генератора колебаний, с оптимальной частотой /в=10 Гц. При проведении экспериментов на данной модели изучались особенности виброакустического импульса в реальном масштабе времени, а также спектр данного импульса при различных условиях моделирования состояния многослойной конструкции.

В результате был четко подтвержден факт возникновения резонансных явлений на участках расслоений конструкции в промежуточных слоях, а следовательно, возможность применения ВАМ при контроле многослойных объектов, т.к. изгибные колебания каждого из слоев модели характеризовались возникновением в общем спектре виброимпульса дополнительных характерных максимумов с частотами колебаний данного слоя. Причем при образовании в модели нового слоя в спектре выявлялся дополнительный амплитудный выброс, а при изменении контактных условий между слоями наблюдалось изменение характеристик амплитудных выбросов спектра, проявлявшихся, в частности, в изменении ширины спектральных максимумов и их максимальной амплитуды.

С целью экспериментальной проверки зависимости спектра виброакустического отклика пластин различной толщины от длительности г импульса и энергии удара были проведены спектральные измерения виброакустических импульсов при ударном возбуждении многослойных пластин на объемной модели, состоящей из двух массивных мраморных кубов, служащих основанием изучаемой конструкции, на которых сверху располагалась однослойная мраморная прямоугольная пластина толщиной А/= 0,04 м и размерами 0,68x0,33 м, под которой моделировался дефект с горизонтальными размерами а=0,315 м; ¿=0,252 м. Сверху на пластину из мрамора крепилась пластина из текстолита толщиной И2=0,013 м с такими же горизонтальными размерами, что и у мраморной пластины. Измерение изгибных колебаний пластин производилось с помощью пьезоакселерометра типа КД-32 . Датчик располагался сверху пластин приблизительно в центре дефекта или же в центре участка над одним из оснований модели. Возбуждение пластин выполнялось с использованием двух типов ударников с различными массами (0,3 и 1,0 кг) и различной кривизной контактной поверхности. Измерения и спектральная обработка виброакустического импульса осуществлялись в цифровой форме с использованием специальной компьютерной программы. Пример регистрируемых осциллограмм и спектрограмм представлен на рис. 3.

Данный эксперимент подтвердил теоретические выводы о характерных изменениях спектра виброимпульса при изменении числа слоев в модели и о зависимости степени выявляемое™ в общей спектрограмме соответствующих спектральных максимумов в зависимости от длительности удара г.

двухслойной пластины над дефектом

Проводились также эксперименты на реальных многослойных бетонных строительных конструкциях с известной структурой при наличии дефектов связи в различных слоях. Исследовались однотипные конструкции днищ ряда сооружений в виде многослойных структур, лежащих на грунтовом или насыпном основании, например, днище резервуара чистой воды №4-2 Северной водопроводной станции гор. Москвы. Предварительно с использованием кернового бурения и эндоскопических исследований были выявлены протяженные дефекты связи между различными слоями конструкции. Регистрация осциллограмм и спектрограмм виброакустических импульсов в процессе данного эксперимента выполнялись с использованием виброакустической аппаратуры «У^гозеЪ). В качестве возбуждающего устройства использовались молотки с различной массой и радиусом кривизны контактной поверхности. Масса легкого молотка составляла т1 = 0,5 кг, масса тяжелого молотка была равна тг = 2,0 кг. Радиусы кривизны сменных насадок изменялись от 0,1 см до 10 м. Примеры осциллограмм и спектрограмм, полученных на одном из наиболее сложных по дефектности объектов, приведены на рис. 4.

Результаты анализа экспериментальных данных позволили сделать вывод о том, что они качественно соответствуют теоретическим выводам об особенностях изгибных колебаний пластин различных толщин при их ударном возбуждении.

Установлено также, что для повышения надежности контроля в каждой точке объекта необходимо проводить спектральные измерения виброимпульса при использовании двух типов возбуждающего устройства: одним - со значительной массой ударника и большим радиусом кривизны контактной

Рисунок 4.

поверхности, другим - с малой массой ударника и малым значением радиуса кривизны контактной поверхности, а в ряде случаев при выделении тонких приповерхностных расслоений с заостренной формой ударника. Расстояние между точкой возбуждения и точкой регистрации виброимпульса должно выбираться в пределах / = 0,3 - 0,5 м.

Осциллограммы и спектрограммы виброакустического импульса при наличии дефектов связи во внутренних слоях конструкции и на контакте с основанием при ее ударном возбуждении тяжелым молотком с большим радиусом кривизны (а) и легким молотком с малым радиусом кривизны (б)

Помимо этого на данных объектах был выполнен анализ идентичности спектрограмм в пределах каждой серии однотипных измерений, который показал хорошую степень повторяемости эксперимента, а также достаточное приближение распределения случайных амплитуд спектральных выбросов к нормальному. На основании этого была проведена оценка степени надежности выявления дефектов многослойных конструкций с помощью ВАМ с использованием теории статистической проверки гипотез, когда в качестве нулевой гипотезь: Н0 принимался случай отсутствия дефекта. При этом по определенным в натурных исследованиях статистическим характеристикам амплитуд спектральных выбросов на различных частотах при заданных вероятностях ошибки первого рода до = Ю~! был получен критерий

выявляемое™ дефекта, соответствующий отклонению спектра измеренного сигнала на соответствующих частотах более чем на -30 % по сравнению с эталонной амплитудой сигнала на бездефектном участке.

По результатам теоретических и экспериментальных исследований обоснованы принципы построения и дано описание опытного образца виброакустического прибора «Ч^ЬгоБег», предназначенного для проведения неразрушающего контроля сплошности многослойных железобетонных конструкций подземных сооружений. Разработана методика проведения ВАМ контроля, включающая в качестве заключительного этапа обработку и интерпретацию результатов виброакустических измерений с использованием программного обеспечения «\ЧЬгстзюп».

В четвертой главе рассмотрена технология ремонта многослойных железобетонных конструкций подземных сооружений с использованием данных ВАМ контроля и описана возможность ее практической реализации.

Как показывает анализ, метод инъецирования плоских многослойных железобетонных конструкций с помощью цементных растворов разработан на сегодня теоретически довольно слабо. Как правило, основные параметры технологии производства работ, такие как консистенция и состав ремонтного раствора, давление нагнетания, расстояние между инъекционными скважинами и общее их количество, принимаются на основании ранее проведенных опытных работ, условия которых могут значительно отличаться от условий конкретного объекта.

К основным расчетным параметрам цементного инъецирования можно отнести; расстояние между инъекционными скважинам, расход, давление и время нагнетания раствора в ремонтируемую среду.

Большинство растворов, нагнетаемых в многослойные железобетонные конструкции через скважины, являются дисперсными. Используемые в практике ремонта многослойных железобетонных конструкций цементные растворы высоких концентраций (В/Ц<1+3) по своим реологическим свойствам могут быть отнесены к классу вязкопластичных жидкостей, и наиболее полно их деформационное поведение характеризуется уравнением Шведова-Бингама

в = (11) где в - касательное напряжение; 0О - предельное напряжение сдвига; ¿и -динамическая вязкость (структурная вязкость); у - градиент скорости в направлении, перпендикулярном потоку.

Анализ существующих методов расчета показал, что наиболее эффективной и соответствующей условиям инъецирования расслоений в плоских многослойных железобетонных конструкциях является методика, разработанная проф. В.В. Тетельмином. В предложенной методике рассматривается плоскорадиальное течение вязкопластичной жидкости в горизонтальной щели раскрытием 2А. Данные условия наиболее схожи с условиями инъецирования

многослойных железобетонных конструкций.

На первом этапе расчета оптимальных параметров инъецирования необходимо выявить реологические свойства свежеприготовленного раствора, такие как вязкость и предельное напряжение сдвига. Такие параметры можно получить только экспериментальным способом при исследованиях на вискозиметрах. В настоящей работе изучение реологических свойств цементных растворов проводилось на специально разработанном вискозиметре, принцип работы которого основан на результатах исследований В.В. Тетельмина. Вискозиметр состоит из двух резервуаров, плоского щелевого канала с изменяющимся раскрытием, системы поддержания и измерения давления, а также автоматизированной системы регистрации и обработки данных (рис. 5). Особенность данного вискозиметра заключается в возможности проведения измерений как в стационарных условиях течения раствора в капилляре, так и в нестационарных.

Течение вязкопластичной жидкости в плоском капилляре описывается уравнением Воларовича-Гуткина, из которого можно получить величину ц:

змХ ' (12)

где д - удельный объемный расход, т.е. расход в щелевом канале единичной ширины; к - половина раскрытия щелевого канала; Ь - длина щелевого канала; Ар - перепад давления.

С помощью этого выражения удобно проводить обработку опытных зависимостей «расход-давление» с целью нахождения величин структурной вязкости и динамического напряжения сдвига.

Рисунок 5. Структурная схема экспресс-установки щелевого вискозиметра: 1 - подающая емкость, 2- измерительная щель с возможностью изменения степени раскрытия; 3 - приемная емкость; 4 - затвор; 5 - вакуумный генератор; 6 -автоматический потенциометрический уровнемер; 7 - автоматический датчик давления МС-23; 8 - регулятор давления; 9 - модуль АЦП; 10 - персональный компьютер

Полученные экспериментально значения вязкости и предельного напряжения сдвига используются для определения давления нагнетания раствора, расстояния между инъекционными скважинами и других параметров ремонта.

Основным ограничением качественного заполнения расслоений в многослойных железобетонных конструкциях является невозможность подачи значительного объема ремонтного раствора в конструкцию под давлением. В частности, при ведении ремонтных работ в верхних слоях многослойной железобетонной конструкции, особенно если эти слои не армированы, существует опасность возникновения сильных деформаций вследствие воздействия на конструкции активного давления со стороны нагнетаемого ремонтного раствора. Для улучшения технологии и качества инъецирования многослойных железобетонных конструкций предложен метод вакуумного инъецирования бетона, основанный на нагнетании водоцементной смеси в тело бетона с предварительным или одновременным отсасыванием воздуха из полости, подлежащей цементации. Возможность применения способа вакуумного инъецирования зависит от наличия качественной информации о геометрических параметрах дефектов, которые можно получать при использовании оптимизированного ВАМ контроля на предварительном этапе производства работ.

В качестве устройств для создания необходимого разряжения внутри ремонтируемой конструкции предложено применять системы, основанные на методе воздушной эжекции. Для использования воздушных эжекторов при ремонте многослойных железобетонных конструкций часть пробуренных инъекционных отверстий в восстанавливаемой конструкции необходимо использовать для откачки из существующей полости воздуха. Подача воздуха к эжектору для создания необходимого разряжения осуществляется от стандартных воздушных компрессоров, развивающих давление в 0,5-1,5 МПа. Изменение давления разряжения производится с использованием специальных ручных регуляторов (рис. 6), которые устанавливаются между компрессором и эжектором. Наибольшая эффективность метода вакуумного инъецирования плоских многослойных конструкций подземных сооружений может быть получена при устранении дефектов связи раскрытием от 0,4 до 10 мм, расположенных в верхней части конструкции. Тогда создаваемое в полости разряжение будет способствовать значительному увеличению радиуса проникновения и повышению качества заполнения полостей. Основной положительный эффект вакуумирования заключается в увеличении перепада давления на входе инъекционной скважины без увеличения расклинивающего усилия на границах полости. При создании разряжения в 30-80 кПа, которое можно получить, используя стандартные воздушные эжекторы, достигается увеличение максимального радиуса распространения раствора более чем в 2 раза по сравнению с нагнетанием раствора в конструкцию под давлением 25 кПа. При реализации метода вакуумного инъецирования нагнетание ремонтных составов

может проводиться как в безнапорном режиме, так и под давлением, создаваемым механическим путем с использованием героторных насосов.

Рисунок 6. Схема, иллюстрирующая технологию вакуумного инъецирования с использованием воздушных эжекторов: 1 - воздушный компрессор (рабочее давление подачи 0,5 МПа); 2 - регулятор давления: 3 - воздушный эжектор, смонтированный на специальный адаптер: 4 - расслоение в конструкции: 5 - ремонтный состав на основе цементного раствора: 6 - разжимной инъектор, обеспечивающий герметичность скважины; 7 - героторный насос с регулятором давления подачи раствора от 0,01 до 2 МПа, либо подающая емкость при ведении инъецирования в безнапорном режиме

Построена номограмма (рис, 7), определяющая область применения метода вакуумного инъецирования в зависимости от степени раскрытия существующей горизонтальной трещины (2Ь) и глубины ее расположения. Используя данную номограмму, а также зная параметры дефектов, определенные на основе результатов ВАМ контроля, можно выбрать конкретный способ производства работ, максимальное давление нагнетания раствора, а также оптимальную крупность частиц ремонтного раствора

В результате проведенных исследований была обоснована технология ремонта многослойных железобетонных конструкций подземных сооружений цементными растворами. Одним из основных элементов этой технологии является виброакустический контроль дефектности указанных конструкций. Выполнение контроля на этапе первичного технического обследования позволяет определить геометрические характеристики дефектов, информация о которых является определяющей для дальнейшего выбора способа инъецирования и всех основных его параметров (реологические свойства растворов, давление нагнетания, расстояние между инъецирующими скважинами и их количество). Виброакустическая диагностика на этапе контроля выполненных работ также повышает эффективность всего комплекса мероприятий по ремонту многослойных конструкций подземных сооружений.

300000

250000

150000

ТООССЮ

50000

JP. Па

350000

. мм 10

0.01 211. мм

0,1

Рисунок 7. Номограмма для определения параметров ремонта многослойных железобетонных конструкций методом вакуумного инъецирования в зависимости от раскрытия дефекта и глубины его расположения

На рис. 8 приведен алгоритм выполнения мероприятий по вакуумному инъецированию расслоений в железобетонных многослойных конструкциях подземных сооружений.

При практической реализации результатов, полученных в данной работе, были выполнены исследования многослойных конструкций 16 резервуаров чистой воды в г. Москве, подтвердившие эффективность предложенного метода контроля при выявлении дефектов на первом этапе ремонта многослойных конструкций. В результате проведенных работ были выявлены различные дефекты в исследуемых многослойных конструкциях, такие как нарушения контактных условий между внутренними структурными слоями, а также между всей конструкцией и грунтовым основанием сооружения. Анализ полученных данных позволил обосновать рекомендации по способам ликвидации дефектов в многослойных конструкциях резервуаров чистой воды в зависимости от типов этих дефектов (таблица 1), которые были переданы для практической реализации в ГУП «МосводоканалНИИпроект».

Результаты проведенных опытных работ по вакуумному инъецированию цементных растворов в четырех дефектных участках днища резервуара №4-2 Северной водопроводной станции г. Москвы подтвердили эффективность применения данной технологии в условиях ликвидации расслоений в верхней части многослойных конструкций. Качество опытных работ было подтверждено контрольными виброакустическими измерениями и выборочным зондированием конструкций с проведением эндоскопических исследований.

Техническое обследование

Изучение проектной и исполнительной документации на объект Визуальное обследование объекта с составлением дефектной ведомости Виброакустические исследования многослойных конструкций Эндоскопические исследования выявленных а результате виброакустмческих исследований дефектов Построение карт распределения дефектов с указанием их глубины расположения, размеров и -£1£Д«МШМ?ИР.М1»!а---

Составление проекта цементации

Выбор участков производства работ и методов ремонта на основе виброзкустичесхих исследований Расчет оптимальных геометрических параметров инъектирования Определение крупности частиц ремонтного состава Определение реологических характеристик ремонтных составов Выбор оборудования для производства работ

Подготовительные мероприятия

Бурение отверстий на проектную глубину Промывка отверстий Заделка видимых дефектов на поверхности Оснащение скважин инъекторами и эжекторами Опытно-производственные работы

Проведение работ по вакуумной цементации [

Приготовление раствора на месте проведения работ Подача раствора в полость с помощью ге роторных насосов либо самотеком Откачка воздуха из полости с помощью воздушных эжекторов Контроль распространения раствора в ремонтируемой ПОЛОСТИ Демонтаж системы 1 инъекторов и | эжекторов. Заделка | отверстий !

Контроль качества выполнения работ |

Анализ результатов инъектирования Контрольные виброакустические исследования Эндоскопические исследования выявленных в результате виброакустических исследований дефектов Контрольные нагнетание раствора через дополнительные скважины Составление I исполнительной 1 документации I

Рисунок 8. Алгоритм последовательности реализации технологии вакуумного инъецирования многослойных железобетонных конструкций

Таблица 1

Типы выявленных дефектов и рекомендуемые способы их ликвидации

№№ Степень раскрытия выявленного дефекта, мм Проц. содерж. от общей площади выявленных дефектов Рекомендуемый ремонтный состав Рекомендуемый способ ремонта

1 2 3 4 5

1 от 0,4 до 3 21% Тиксотропные цементные растворы на основе домолотых цементов с размером частиц от <195=0,04 мм При расположении дефекта на глубине до 100 мм рекомендуется применять вакуумное инъецирование в комплексе с безнапорным нагнетанием раствора.

При расположении дефекта на глубине более 100 мм рекомендуется применять вакуумное инъецирование при нагнетании раствора с помощью механических героторных растворонасосов (давление подачи до 0,25 МПа)

2 от 3 до 5 32% Тиксотропные цементные растворы на основе портланд-цементов При расположении дефекта на глубине до 100 мм рекомендуется применять вакуумное инъецирование при нагнетании раствора с помощью механических героторных растворонасосов при создании разряжения до 0,08 МПа н давлении подачи до 0,25 МПа

3 от 5 до 10 30% Тиксотропные цементные растворы с добавлением леска крупностью частиц не более 1 мм При расположении дефекта на глубине до 100 мм рекомендуется применять вакуумное инъецирование при нагнетании раствора с помощью механических героторных растворонасосов при давлении подачи до 0,25 МПа

4 от 10 до 20 12% Цементные растворы с добавлением песка крупностью частиц не более 3 мм Рекомендуется применять инъецирование растворов с помощью механических героторных растворонасосов при давлении подачи до 0,35 МПа

5 >20 5% Цементные растворы с добавлением песка крупностью частиц не более 6 мм Рекомендуется применять инъецирование растворов с помощью механических героторных растворонасосов при давлении подачи до 0,35 МПа

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований содержится решение задачи по разработке технологии ремонта многослойных железобетонных конструкций подземных сооружений на основе виброакустического метода диагностики нарушений сплошности в них, что имеет существенное значение для повышения

долговечности конструкций и увеличения эксплуатационной надежности подземных сооружений городского хозяйства.

Основные научные и практические результаты, полученные лично автором, заключаются в следующем:

1. Разработана теоретическая модель многослойных конструкций, на основе которой обоснованы оптимальные параметры реализации виброакустического метода неразрушающего контроля, обработки и интерпретации его результатов и показана возможность наиболее эффективного использования технологии вакуумного инъецирования дефектов при ремонте многослойных конструкций подземных сооружений

2. На основании компьютерного моделирования с использованием теоретической модели установлены возможность надежного выявления дефектов связи между слоями конструкции с помощью ударных импульсов. Предложен алгоритм определения оптимальных значений длительности и энергии этих импульсов, позволяющих обеспечить наилучшую выявляемость дефектов при их одновременном расположении на различных глубинах в конструкции.

3. Установлено, что для надежного выявления дефектов в реальных многослойных железобетонных конструкциях с использованием виброакустического метода контроля в них необходимо создавать ударные импульсы с длительностью от 0,05 до 1 мс, а в каждой точке измерительной сетки проводить спектральные измерения виброимпульса при возбуждении конструкции двумя типами ударного устройства, различающимися массой, материалом и формой ударной поверхности. При этом критерием выявляемое™ дефекта является отклонение амплитуды спектра измеренного сигнала на соответствующих частотах более чем на 30% от ее эталонного значения, полученного на бездефектном участке конструкции.

4. Обоснованы принципы аппаратурного и программного обеспечения метода оперативного контроля дефектности многослойных железобетонных конструкций, позволяющие использовать его результаты при реализации. технологии вакуумного инъецирования.

5. Обоснованы оптимальные параметры работ по инъецированию дефектных участков многослойных конструкции в зависимости от результатов контроля их дефектности. Установлено, что для ремонта многослойной конструкции с дефектами связи, имеющими раскрытие от 0,4 до 10 мм и расположенными в верхней части конструкции, наиболее эффективной является технология вакуумного инъецирования цементных растворов при создании разряжения в конструкции 30-80 кПа и активном давлении нагнетания, не превышающем 0,25 МПа.

6. Установлено, что для создания необходимого разряжения в ремонтируемой конструкции наиболее эффективно применять стандартные эжекторы, работающие от сжатого воздуха давлением 0,5 МПа, создаваемым воздушным компрессором.

7. Обоснована технология вакуумного инъецирования цементных растворов в многослойные железобетонные конструкции подземных сооружений городской инфраструктуры с учетом результатов виброакустического контроля межслоевых дефектов, а также контактных условий всей конструкции с грунтовым основанием.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

Издания, рекомендованные ВАК Минобрнауки России:

1. Бауков А.ГО. Повышение устойчивости подземных сооружений и совершенствование технологии их ремонта на основе виброакустической диагностики // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2007. - №12. -С. 93-99.

2. Бауков А.Ю. Использование виброакустического метода контроля для оперативного обнаружения и анализа причин возникновения дефектов многослойных конструкций подземных железобетонных емкостных сооружений с целью оптимизации их ремонта и обеспечения экологической безопасности II Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2008. -№7. - С. 40-46.

3. Бауков А.Ю. Практический опыт применения виброакустического метода при неразрушающем контроле слоистых конструкций подземного городского строительства // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2004. -№6. - С. 94-96.

4. Бауков А.Ю., Звонкина A.A. Об эквивалентных параметрах многослойных конструкций применительно к оптимизации виброакустического метода контроля // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - №9. - С. 257-263.

5. Бауков А.Ю. О физике процессов изгибных колебаний пластин при ударном воздействии различной длительности // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. -№10. - С. 151-156.

6. Бауков А.Ю., Павлов C.B., Гуляева H.A. Оптимизация ударной системы при виброакустическом контроле многослойных конструкций подземных сооружений городского строительства // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2006,-№5.-С. 127-132.

7. Бауков А.Ю., Павлов C.B. Компьютерное моделирование процессов изгибных колебаний упругих пластин применительно к оптимизации виброакустического метода контроля // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2005. - №5. - С. 77-83.

Прочие издания:

8. Бауков А.Ю. Виброакустический метод неразрушающего контроля слоистых структур и конструкций объектов подземного строительства. - Сборник трудов XV сессии Российского Акустического общества. Т.З. - М.: ГЕОС, 2004. -С. 143-148.

Подписано в печать 22. аз ге/о формат 60x90/16 Объем I п.л. Тираж 100 экз. Заказ №

Отдел печати Московского государственного горного университета Москва, Ленинский проспект, 6

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Бауков, Арсений Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ РЕМОНТА И КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТНОСТИ ПЛОСКИХ МНОГОСЛОЙНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ.

1.1. Использование плоских многослойных железобетонных конструкций в подземных городских сооружениях и возникающие в них характерные дефекты .И

1.2. Анализ состояния современных методов ремонта многослойных железобетонных конструкций подземных сооружений.

1.3. Современное состояние методов неразрушающего контроля плоских многослойных железобетонных конструкций подземных сооружений.

1.4. Виброакустический метод и его потенциальные возможности для контроля многослойных строительных конструкций подземных сооружений.

1.5. Нерешенные проблемы ремонта и контроля дефектности многослойных железобетонных конструкций подземных сооружений.

Выводы и постановка задач исследований.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО МЕТОДА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТНОСТИ ПЛОСКИХ МНОГОСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ЦЕЛЬЮ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИХ

РЕМОНТА.

2.1. Моделирование многослойной железобетонной строительной конструкции в виде однослойной пластины с эквивалентными физическими параметрами.

2.2. Выбор функции ударного возбуждения при теоретическом решении задачи о колебаниях многослойных железобетонных конструкций в виде упругих пластин.

2.3. Компьютерные расчеты изгибных колебаний многослойных пластин при ударном воздействии.

2.4. Теоретические исследования изгибных колебаний упругих пластин с целью оптимизации виброакустического метода контроля.

2.4.1. Исследование влияния длительности ударного импульса на изгибные колебания пластин различных типоразмеров.

2.4.2. Выбор параметров ударных устройств для виброакустического контроля многослойных конструкций подземных сооруэ!сений городского строительства.

2.4.3. Энергетические аспекты ударного возбуэ/сдения изгибных колебаний в многослойных упругих пластинах.

Выводы по главе.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗГИБНЫХ КОЛЕБАНИЙ МНОГОСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ.

3.1. Экспериментальные модельные исследования изгибных колебаний многослойных пластин при их ударном возбуждении.

3.1.1. Экспериментальное обоснование возможности применения виброакустического метода при контроле многослойных объектов на основе лабораторных исследований.

3.1.2. Результаты экспериментальных исследований колебаний многослойных систем при ударном воздействии на объемной модели.

3.2. Экспериментальные натурные исследования многослойных объектов.

3.3. Оценка степени надежности выявления дефектов многослойных железобетонных конструкций виброакустическим методом.

3.4. Модифицированная аппаратура виброакустического контроля многослойных конструкций.

3.4.1. Прибор виброакустического контроля «УгЬго8е1».

3.4.2. Принципы возбуждения и приема изгибных колебаний в объекте контроля.

3.5. Методика проведения виброакустического неразрушающего контроля многослойных конструкций.

3.5.1. Планирование измерений.

3.5.2. Подготовительный этап.

3.5.3. Этап массовых измерений.

3.5.4. Обработка и интерпретация результатов виброакустических измерений.

Выводы по главе.

4. ГЛАВА. ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА МНОГОСЛОЙНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И ЕЕ ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ.

4.1. Определение параметров технологии инъецирования многослойных железобетонных конструкций цементными растворами с учетом результатов виброакустического контроля.

4.1.1. Экспресс-метод определения реологических характеристик ремонтных цементных растворов.

4.1.2. Расчет рациональных параметров технологии инъецирования многослойных железобетонных конструкций цементными растворами.

4.2. Обоснование технологии вакуумного инъецирования многослойных железобетонных конструкций подземных сооружений.

4.2.1. Методы создания необходимого разряэ/сения. Эжекторы.

4.2.2. Область применения метода вакуумного инъецирования многослойных железобетонных конструкций.

4.2.3. Порядок выполнения мероприятий по ремонту многослойных железобетонных конструкций подземных сооружений с применением технологии вакуумного инъецирования на основе результатов виброакустического контроля.

4.3. Результаты практического применения виброакустического метода контроля и опытных работ по вакуумному инъецированию многослойных железобетонных конструкций резервуаров чистой воды МГУП

Мосводоканал».

Выводы по главе.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка технологии ремонта многослойных конструкций подземных сооружений на основе виброакустической диагностики их дефектности"

Устойчивость, долговечность и надежность эксплуатации железобетонных сооружений подземной городской инфраструктуры в значительной мере зависят от наличия и геометрических характеристик дефектов конструктивных элементов этих сооружений. В тех случаях, когда такие элементы представляют собой слоистые комбинированные структуры, основным типом возникающих в них дефектов являются плоскости ослабления и полости между отдельными слоями, а также между нижним слоем и грунтовым основанием.

Традиционно устранение таких дефектов в ходе ремонтных мероприятий осуществляется путем инъецирования в соответствующие зоны твердеющих цементных растворов. При этом качество ремонта в решающей степени зависит от оптимального выбора таких параметров его технологии, как координаты точек и давление инъецирования, а также объемы и водоцементное отношение закачиваемых растворов. Однако осуществить такой выбор удается далеко не всегда из-за ограниченности необходимой для этого информации о местоположении, площади и толщине плоскостных дефектов. Как следствие, на практике чаще всего не удается полностью восстановить целостность конструкции и исключить возникновение опасных деформаций на границе ее основания с грунтом. Кроме того, нередки случаи, когда избыточное давление инъецирования приводит к дальнейшему развитию существующих дефектов и, как следствие, возрастанию рисков потери устойчивости подземного сооружения.

В то же время эффективность технологии вакуумного инъецирования многослойных железобетонных конструкций подземных сооружений еще в большей степени зависит от информации о наличии и геометрических характеристиках соответствующих дефектов. Как показывает анализ, такая информация принципиально может быть получена на основе виброакустической диагностики, которая, однако, применялась до настоящего времени только для контроля систем типа «покрытие-основание» и не предназначалась для контроля многослойных структур в условиях городского строительства. Традиционные методики проведения виброакустического контроля и интерпретации полученных результатов не позволяют выполнять исследования многослойных структур, что делает необходимым усовершенствование данного метода.

Научные положения, выносимые на защиту: 1. Инъецирование цементных растворов при ремонте многослойных железобетонных конструкций должно выполняться на основе информации о глубине и протяженности существующих в них плоскостных дефектов. Такая информация может быть получена путем анализа спектров изгибных колебаний указанных конструкций при их ударном возбуждении. При этом вышележащие слои над выявляемым дефектом, расположенным на глубине от 50 до 600 мм, моделируются в виде однослойной однородной пластины с эквивалентными толщиной и плотностью. Эффективность выявления таких дефектов достигается управлением длительностью ударного воздействия в пределах от 0,05 до 1 мс за счет изменения параметров устройства возбуждения, рассчитываемых на основе предложенных в работе аналитических моделей.

Научная новизна работы состоит в установлении зависимости параметров акустического отклика многослойной железобетонной конструкции от характеристик ударного импульса, физических свойств конструкции и основания, размера дефекта, а также обосновании параметров технологии вакуумного инъецирования слоистых железобетонных конструкций подземных сооружений на основе результатов виброакустического контроля.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- использованием при проведении виброакустических измерений аппаратурного обеспечения с высокими метрологическими характеристиками;

Реализация выводов и рекомендаций работы.

В рамках диссертации разработаны «Рекомендации по ремонту многослойных конструкций подземных емкостных сооружений с учетом данных виброакустической диагностики их дефектности», которые утверждены в МГГУ и приняты к практическому использованию в ГУП «МосводоканалНИИпроект».

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы обсуждались: на научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва 2003-2009), на всероссийском конкурсе студенческих работ (Екатеринбург, 2003), на Международной конференции «Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений» (Екатеринбург, 2004), на II Всероссийской (международной) конференции «Бетон и железобетон, пути развития», (Москва, 2005), на XV-XVIII сессиях Российского акустического общества (2004-2007), на Всероссийской выставке НТТМ-2005 (Москва, ВВЦ) и на научных семинарах кафедры ФТКП МГГУ (2005-2007).

Публикации.

Основные положения диссертационной работы изложены в 8 опубликованных научных работах.

Объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 137 наименований, включает 75 рисунков, 17 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Бауков, Арсений Юрьевич

Выводы по главе

1. Обоснованы оптимальные параметры работ по инъецированию дефектных участков конструкции в зависимости от результатов виброакустического контроля многослойных конструкций. В частности установлено, что для ремонта многослойной конструкции с дефектами связи, имеющими раскрытие от 0,4 до 10 мм и расположенными на глубинах до 300 мм, наиболее эффективной является технология вакуумного инъецирования цементных растворов при создании разряжения в конструкции до 0,08 МПа и активном давлении нагнетания не превышающим 0,25 МПа.

2. Установлено, что для создания необходимого разряжения в конструкции наиболее эффективно применять стандартные эжекторы, работающие от сжатого воздуха давлением 5 атм, создаваемым воздушным компрессором.

3. На основе полученных результатов теоретических расчетов и экспериментальных исследований обоснована методология проведения ремонтных работ по вакуумному инъецированию многослойных конструкций на основе результатов виброакустического контроля.

4. Проведенные виброакустические исследования дефектности и опытные работы по вакуумному инъецированию многослойных конструкций резервуаров чистой воды подтвердили эффективность предложенных в работе решений.

5. Разработанные в диссертационной работе рекомендации по повышению надежности железобетонных конструкций подземных сооружений приняты к использованию в МГУП «Мосводоканал». Внедрение результатов работы было произведено при ремонте резервуара чистой воды №4-2, Северной водопроводной станции, г. Москвы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты, полученные лично автором, заключаются в следующем:

1. Разработана эквивалентная модель многослойных конструкций, на основе которой обоснованы оптимальные параметры реализации виброакустического метода неразрушающего контроля, обработки и интерпретации его результатов и показана возможность наиболее эффективного использования технологии вакуумного инъецирования дефектов при ремонте многослойных конструкций подземных сооружений.

4. Обоснованы принципы аппаратурного и программного обеспечения метода оперативного контроля дефектности многослойных железобетонных конструкций, позволяющие использовать его результаты при реализации технологии вакуумного инъецирования.

5. Установлено, что для ремонта многослойной конструкции с дефектами связи, имеющими раскрытие от 0,4 до 10 мм и расположенными в верхней части конструкции, наиболее эффективной является технология вакуумного инъецирования цементных растворов при создании разряжения в конструкции 30-80 кПа и активном давлении нагнетания, не превышающем 0,25 МПа.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Бауков, Арсений Юрьевич, Москва

1. Рудяк М.С. Рациональное использование городского подземного пространства для гражданских объектов. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2003. - 235 с.

2. Тетиор А.Н. Конструкции подземных зданий. Московский Государственный Университет Природообустройства. М. 2002 237 с.

3. Подземные сооружения. Большая Советская Энциклопедия. 3-е изд. - М.: Советская энциклопедия, 1974. - Т. 20. - с. 120-121.

4. Сегединов A.A. Многоярусный город. М.: Московский рабочий, 1981. -166 с.

5. Драновский А.Н., Фадеев А.Б. Подземные сооружения в промышленном и гражданском строительстве. Издательство казанского университета. Казань 1993 -355 с.

6. Келемен Я., Вайда 3. Город под землей: пер. с венгер. Под ред. Г.Е. Голу-бева. М.: Стройиздат, 1985. - 248 с.

7. Шилин A.A., Картозия Б.А., Шуплик М.Н. Исследование ученых МГГУ в области освоения городского подземного пространства. Горный журнал, №11, 1999.

8. Картозия Б.А., Федунец Б.И., Шуплик М.Н., Смирнов В.И. и др. Шахтное и подземное строительство: Учеб. для вузов — 2-е изд., перераб. и доп.: В 2 т. — М.: Изд-во Академии горных наук, 2001. — т. 1 — 607 е.: илл.

9. Харченко A.B. Использование подземного пространства большого города для размещения транспортной инфраструктуры. — М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2005. 210с.

10. Конюхов Д.С. Использование подземного пространства. Учеб. Пособиедля вузов. М.: Архитектура-С, 2004. - 296с.

11. Барканов М.Б. и др. Эксплуатация многослойных конструкций зданий. М.: Стройиздат, 1979.

12. Власов С.Н. Строительство транспортных тоннелей в условиях агрессивного воздействия окружающей среды

13. Бакиров P.O., Лой Ф.В. Динамический расчет и оптимальное проектирование подземных сооружений. М.: Стройиздат, 2002 - 464 с.

14. Основания, фундаменты и подземные сооружения // Справочник проектировщика. М.: Стройиздат, 1985. - 478 с.

15. СНиП 32-04-97. Тоннели железнодорожные и автодорожные.

16. Фролов Ю.С., Крук Ю.Е. Метрополитены на линиях мелкого заложения. Новая концепция строительства. М.: Центр инжиниринга, маркетинга и рекламы «ТИМР», 1994. - 242 с.

17. Крепь горных выработок и обделки подземных сооружений. Учебное пособие / В.Г. Кожевин Кемерово, 1974 г.

18. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкций крепей. М.: Недра, 1984. 415с.

19. Косков И.Г. Новые материалы и конструкции крепи горных выработок. — 2-е изд., перераб. И доп. М.: Недра, 1987. - 196 с.

20. Шилин A.A., Кириленко A.M., Павлов О.Н. Техническое обслуживание и ремонт конструкций городских коллекторных тоннелей. ТИМР, Подземное пространство мира, № 2, 1997.

21. Технология возведения подземной части зданий и сооружений: Учеб. Пособие для вузов/ Т.М. Штоль., В.И. Теличенко, В.И. Феклин. М.: Стройиздат, 1990.-288 с.

22. Проектирование железобетонных резервуаров: Учебное пособие/В.А. Яров, О.П. Медведева М.: изд-во АСВ, 1997. - 160 с.

23. РД 34.23.601-96. Рекомендации по ремонту и безопасной эксплуатации металлических и железобетонных резервуаров для хранения мазута.

24. РД 153-34.0-21.529-98. Методика обследования железобетонных резервуаров для хранения жидкого топлива.

25. РД-03-420-01. Инструкция по техническому обследованию железобетонных резервуаров для нефти и нефтепродуктов.

26. Габрусенко В.В. Аварии, дефекты и усиление железобетонных и каменных конструкций. 125 вопросов и ответов: учебное пособие. Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2005. 104 с.

27. Бойко М.Д. Техническое обслуживание и ремонт зданий и сооружений. Учебное пособие для вузов. Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1986. — 256 с.

28. Обследование и реконструкция железобетонных и каменных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений: Учебное пособие / А.И. Бедов, В.Ф. Сапрыкин. М.: Изд-во АСВ. 1995.- 192 с.

29. Власов С.Н., Маковский Л.В., Меркин В.Е. Аварийные ситуации при строительстве и эксплуатации транспортных тоннелей и метрополитенов. -М.:ТИМР, 1997.- 180 с.

30. Гарбер В.А. Метрополитен. Долговечность тоннельных конструкций в условиях эксплуатации и городского строительства. М.: АО ЦНИИС, 1998. - 172 с.

31. Молоков Л.А. Взаимодействие инженерных сооружений с геологической средой. М.: Недра, 1988. - 222 с.

32. Технические указания по укреплению цементацией и силикатизацией бетонной кладки гидротехнических сооружений, находящихся в эксплуатации, а также дефектоного бетона сооружений, вводимых в эксплуатацию. ВНИ-ИГ, Ленинград, 1959.

33. Йоксич В., Куюнджич Б., Николич Р. и др. Инъекционные работы в напорных гидротехнических туннелях и водоводах. ВНИИГ, 1974

34. Рекомендации по восстановлению монолитности бетонных и железобетонных конструкций путем инъецирования полимерных составов. М: ЦНИИС, 1973

35. Попченко С.Н. Гидроизоляция сооружений и зданий. Л.: Стройиздат, Ле-нингр. отд-ние, 1981.

36. Тетельмин В.В. Специальные вопросы инъекционного закрепления оснований плотин. М.: Энергоиздат, 1982.

37. Данюшевский B.C., Толстых И.Ф., Милыитейн В.М. Справочное руководство по тампонажным материалам. М.: «Недра», 1973, 312 с.

38. Шилин А.А. Ремонт и реконструкция подземных сооружений: Учебное пособие. Ч. I, II, III. М.: МГИ, 1985, 1986, 1987.

39. Рекомендации по повышению качества каменной кладки и стыков крупнопанельных зданий инъецированием растворов под давлением. ЦНИИ строительных конструкций им. В.А. Кучеренко Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1987.

40. The repair of concrete structures / Ed. by R.T. Lallen and S.C. Edwards. -London, 1987.

41. EN-1504-5. Products and Systems for the Protection and Repair of Concrete Structures. Definitions, Requirements, Quality Control and Evaluation. Concrete Injection. 2004.

42. Физдель И.А. Дефекты бетонных, каменных и других конструкций и методы их устранения. М.: Госстройиздат, 1961. - 224 с.

43. Майоров, А.Е. Консолидирующее крепление горных выработок / А.Е. Майоров, В.А. Хямяляйнен; науч. ред. В.А. Хямяляйнен; Сиб. отд-ние РАН, КемНЦ. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. - 264 с.

44. Шилин А. А. Ремонт строительных конструкций с помощьюинъециорования: Учебное пособие для вузов. — М.: издательство «Горная книга», Издательство Московского государственного горного' университета, 2009.- 170 с.

45. Худолей О.Г. Результаты апробации способа нагнетания скрепляющих, составов с использованием эффекта вакуумирования // Известия Донецкого горного института. — 1995. №1. — С.58 61.

46. Шахтные испытания нового способа упрочнения горного массива / Касьян Н.Н., Худолей О.Г., Лысенко В.И. // Уголь Украины. — 1995. — №2. — С.15—18.

47. Warner J. Practical Handbook of Grouting: soil, rock, and structures. — John Wiley & Sons, Inc., 2004

48. Чураков А.И. Производство специальных работ в гидротехническом строительстве. М.: Стройиздат, 1976, 157 с.

49. Физдель И.А. Дефекты в конструкциях, сооружениях и методы их устранения. — М: Стройиздат, 1987.

50. Серегин И.Н., Ануфриев В.И., Иванов Ф.М. Инъецирование каналов с напряженной арматурой. — М: Автотрансиздат, 1960.

51. Руководство по инъециорованию каналов предварительно напряженных железобетонных конструкций. -М: Госстройиздат, 1962.

52. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник/ В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Н. Филинов и др.; Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1995.-488 с.

53. Бойко М.Д. Диагностика повреждений и методы восстановления эксплуатационных качеств зданий. JL: Стройиздат, 1975.

54. ACI 228.2R-98. Nondestructive Test Methods for Evaluation of Concrete in Structures.

55. Bungey, J.H. and Millard, S.G. (1996). Testing of Concrete in Structures, Thirdedition, Blackie Academic & Professional Publishing, London, 1996.

56. CRC Handbook on Nondestructive Testing of Concrete, Malhotra, V.M. and Carino, N.J., Editors, CRC Press, 1991

57. Джонс P., Фэкэоару И. Неразрушающие методы испытаний бетонов. Пер. с англ. М., Стройиздат, 1974.

58. Джонс Р., Гэдфилд Е., Ультразвуковой импульсный способ испытания бетона, перевод с английского, Промстройиздат, 1957.

59. А.А. Самокрутов, В.Г. Шевалдыкин, В.Н. Козлов. Ультразвуковая дефектоскопия бетона эхо-методом: состояние и перспективы. В мире НК. 2002. №2(16). С.6-10.

60. Krautkramer, J., and Krautkramer, H., Ultrasonic Testing of Materials, 4th Ed. Springer-Verlag, Berlin, 1990.

61. Blitz, J. and Simpson, G., Ultrasonic Methods of Non-destructive Testing, hapman & Hall, New York, 1996.

62. Лужин O.B., Волохов B.A., Шмаков Г.Б. Неразрушающие методы испытания бетона: Совм. изд. СССР-ГДР. М.: Стройиздат, 1985. - 236 е., ил.

63. Филонидов A.M., Третьяков А.К. Контроль бетона ультразвуком в гидротехническом строительстве, изд. 2-е. М.: Изд-во «Энергия», 1969. - 120 с.

64. Судаков В.В. Контроль качества и надежность железобетонных конструкций. JL: Стройиздат, Ленингр, отд-ние, 1980. - 168 е., ил.

65. Королев М.В. Эхо-импульсные ультразвуковые толщиномеры. М.: Машиностроение, 1982,157 с.

66. Рапопорт Ю.М. Ультразвуковая дефектоскопия строительных деталей и конструкций. -М.: Стройиздат, 1975, 130 с.

67. Ржевский В.В., Ямщиков B.C. Акустические методы исследования и контроля горных пород в массиве. — М.:Наука, 1973, 317 с.

68. Школьник И.Э. Диагностика качества бетона: новые аспекты. М.: фирма «Технопроект», 1993, 328 с.

69. Ланге Ю.В. Акустические низкочастотные методы и средства неразру-шающего контроля многослойных конструкций. — М.: Машиностроение, 1991.-272 с.

70. Sansalone M.J., and Street W.B., Impact-Echo Nondestructive Evaluation of Concrete and Masonry, Bullbrier Press, Ithaca, 1997, 339 pp.

71. Sansalone, M.J. and Carino, N., "Impact-Echo: A Method for Flaw Detection in Concrete Using Transient Stress Waves", NBSIR 86-3452, National Bureau of Standards, Gaithersburg, MD, Sept. 1986.

72. Wouters, J.P.; Peterson, J.E.; Kesner, K.; Poston, R.W., "Impact-Echo Locates Subgrade Voids", Concrete International, Vol 21, No. 5, May 1999.

73. К Gokudan, M Nose, S Iwano, Ito Kensetsu, Dr T Sakai, "The Use of Stress-integrity & Thickness Detection of Concrete Structures by Impact Vibration Method", Structural Faults+Repair-99, Proc., 8th International Conference, London, 1999

74. Владов М.Л., Старовойтов A.B. Введение в георадиолокацию. М.: МГУ, 2005.

75. Изюмов С.В., Дручинин С.В., Вознесенский А.С. Теория и методы георадиолокации: Учеб. Пособие. М.: Издательство «Горная книга», Издательство Московского государственного горного университета, 2008. - 196 е.: ил.

76. Георадар / Помозов В., Семейкин Н., Семейкин Ю. и др. // СТА: Соврем, технол. и автоматиз. 1997. - N 1. - С.88-92. - Библиогр.: 1 назв.

77. Георадары серии «ОКО» / Помозов В.В, Поцепня О.А., Семейкин Н.П. идр. // Разведка и охрана недр. 2001. - N 3. - С.26-28.

78. Зондирование строительных конструкций зданий в радиодиапазоне с высоким разрешением / Васильев И.А., Ивашов С.И., Макаренков В.И. и др. // Радиотехника. 2001. - N 8. - С.65-68. - Библиогр.: 4 назв.

79. Изюмов C.B., Дручинин C.B. Применение георадаров серии "ТР-ГЕО" в инженерной геофизике и строительстве // Разведка и охрана недр. 2005. -N 12.-С.22-24.

80. Особенности георадаров серии «Грот» и опыт их эксплуатации / Резников А.Е., Копейкин В.В., Морозов П.А. и др. // Разведка и охрана недр. 2001. -N 3. - С.29-32.

81. Подповерхностная радиолокация / Финкельштейн М.И., Карпухин В.И., Кутев В.А., Метелкин В.Н.; Под ред. М.И. Финкельштейна. М.: Радио и связь, 1994. - 216 с. - Библиогр.: 176 назв.

82. Бауков А.Ю. Опыт комплексного применения геофизических методов не-разрушающего контроля при обследовании подземных объектов и памятников культуры г. Москвы // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2005. - №7. - С. 87-92.

83. Ямщиков B.C., Бауков Ю.Н., Сидоров Е.Е. Горная геофизика. Виброакустический метод. Учебное пособие. -М.: МГИ, 1990, 125 с.

84. Ямщиков B.C., Сидоров Е.Е., Бауков Ю.Н. Физические основы акустического метода определения дефектов связи упругих слоев с основанием // ФТПРПИ- 1979, №3.

85. Андреев В.П., Гликман А.Г. Геоакустический метод выявления поверхностей ослабленных механических контактов. Уголь, 1985, №9.

86. Скучик Е. Простые и сложные колебательные системы. М.: Мир, 1971.

87. Муравский Г.Б. Задача о вынужденных вертикальных колебаниях штампа с подошвой кругового очертания при некоторых моделях основания //1. Труды МИИТ, 1968, с. 260.

88. Римский-Корсаков A.B. Электроакустическая аппаратура. М., 1968.

89. Ямщиков B.C., Назарова Л.И., Бауков Ю.Н. Геоакустика. М., 1972.

90. Никифоров, Будрии C.B. Распространение и поглощение звуковой вибрации на судах. Л.: Судостроение, 1968, 216 с.

91. Будрин C.B. Метод приведения вибрационных параметров нормальных волн многослойной конструкции к эквивалентным параметрам однородной пластины. Акустическая акустика, 1999, в. V, вып. 1-2, с. 27-35.

92. Ross D., Ungar Е., Kerwin Е. Damping of Plate Flexural Vibrations by Means of Viscoelastic Laminat. "Structural Damping". Pergamon Press, 1960.

93. Бауков А.Ю., Звонкина A.A. Об эквивалентных параметрах многослойных конструкций применительно к оптимизации виброакустического метода контроля // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. - №9. -С. 257-263.

94. Гольдсмит Р. Удар. М.: Мир, 1965.

95. Павлов Б.В. Акустическая диагностика механизмов. -М.: Машиностроение, 1971.

96. Батуев Г.С. Инженерные методы исследования ударных процессов. 1977, 240 стр.

97. Глаговский Б.А., Москвиченко И.Б. Низкочастотные акустические методы контроля в машиностроении. Л.: Машиностроение, 1977, 208 с.

98. Скучик Е. Основы акустики. Т.1. -М.: «Мир», 1976, 520 с.

99. Харкевич A.A. Спектры и анализ. -М: ГИТТЛ, 1957.

100. Бауков А.Ю., Павлов C.B. Компьютерное моделирование процессов из-гибных колебаний упругих пластин применительно к оптимизации виброакустического метода контроля // Горный информационно-аналитический бюллетень МГГУ, 2005, №6.

101. Бауков А.Ю. О физике процессов изгибных колебаний пластин при ударном воздействии различной длительности // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. -№10. - С. 151-156.

102. Филиппов А.П. Колебания деформируемых систем. М.: Машиностроение, 1970.

103. Бауков А.Ю., Павлов C.B., Гуляева H.A. Оптимизация ударной системы при виброакустическом контроле многослойных конструкций подземных сооружений городского строительства // Горный информационно-аналитический бюллетень МГГУ, 2006, №5.

104. Рабинович И.М., Синицын А.П., Лужин A.B., Теренин Б.М. Расчет сооружений на импульсное воздействие. М.: Стройиздат, 1970.

105. Бауков А.Ю., Нарышкин Д.А., Волик Е.В. Энергетические аспекты ударного возбуждения изгибных колебаний в многослойных упругих пластинах// Горный информационно-аналитический бюллетень МГГУ, 2006, №4.

106. Бауков А.Ю. Практический опыт применения виброакустического метода при неразрушающем контроле слоистых конструкций подземного городского строительства. // Горный информационно-аналитический бюллетень, МГГУ, 2004, №6.

107. Бауков А.Ю. Виброакустический метод неразрушающего контроля слоистых структур и конструкций объектов подземного строительства. Доклад на XV сессии РАО. Нижний Новгород. Сборник трудов XV сессии Российского Акустического общества, 2004.

108. Бауков А.Ю., Павлов C.B. Результаты экспериментальных исследований колебаний многослойных систем при ударном воздействии на объемной модели // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. - №3. -С. 116-123.

109. Бауков А.Ю. Повышение устойчивости подземных сооружений и совершенствование технологии их ремонта на основе виброакустической диагностики // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. — №12. -С. 93-99.

110. Бендат Д.Ж., Пирсол А. Измерения и анализ случайных процессов. М.: Мир, 1974.

111. Адамович А.Н., Колтунов Д.В. Цементация оснований гидротехнических сооружений. Л.: Энергоиздат, 1964. - 412 с.

112. Ромм Е.С. О нестационарной фильтрации вязкопластичных жидкостей в трещинах и трещиноватых средах. Известия ВНИИГ им. Б.Е, Веденеева, 1968, т. 87, с. 273-282.

113. Ломизе Г.М. Фильтрация в трещиноватых породах. М.: Госэнергоиз-дат, 1951.-112 с.

114. Вахрамеев И.И. Теоретические основы тампонажа горных пород. М.: Недра, 1968.-294 с.

115. Тейлор X. Химия цемента. Пер. с англ. М.: Мир, 1996. - 560 с.

116. Эйрих Ф. Реология. М.: Изд-во иностр. лит., 1962. - 692 с.

117. Малышев Л.И., Королев В.М., Гусаров А.Д., Лазарев A.A. Исследования реодинамики цементных и бентонитовых растворов при автоматизированной регистрации гидравлических параметров потока. — Труды Гидропроекта, 1977, вып. 58.

118. Должиков П.Н. Физика движения вязкопластичных тампонажных растворов: монография/ П.Н.Должиков, А.Э.Кипко; ВНУ им. В. Даля.- Донецк: Вебер, 2007.-238 с.

119. Мирзаджанзаде А. А. и др. Гидравлика глинистых и цементных растворов. «Недра», 1966.

120. Серб-Сербина H.H., Никитина С.А. Исследование структурообразованияв коллоидных суспензиях глин в водной среде. Коллоидный журнал, УШ, №1,2, 1946, с. 96-101

121. Трайнис В.В. Параметры и режимы гидравлического транспортирования угля. М.: Наука, 1970. - 204 с.

122. Тетельмин В.В. Реологические основы инъекционного закрепления трещиноватых скальных пород. Ленинград.: Энергия, 1979.

123. Тетельмин В.В. Экспресс-метод и установка для определения реологических свойств закрепляющих растворов. — Инф. Лист., Красноярск, ЦНТИ, 1975 г.

124. Воларович М.П. Исследование реологических свойств дисперснвых систем. Коллоидный журнал, 16, №3, 1954, с. 304-308.

125. Демьянова Э.А. К вопросу определения минимального размера трещин, поддающихся цементации // Тр. ВОДГЕО. 1971. - Вып. 31.

126. Kennedy Т.В. Pressure grouting fine fissures // Soil mechanics and foundation devision. 1958. - Vol. 84, SMS.

127. Тетельмин В.В. Кинетика радиального внедрения неньютоновских закрепляющих растворов в трещины скальных пород. Изв. ВННИГ, 1976, т.113, с 121-129

128. Тетельмин В.В. О механизме гидравлического разрыва скальных пород при цементации. Известия ВНИИГ им. Б.Е, Веденеева, 1977, т. 117, с. 5157.

129. Рекомендации по применению цементно-полимерных растворов для укрепления трещиноватых скальных пород в гидротехническом строительстве. ВНИИГ, Ленинград, 1977.

130. ГОСТ 8736-93. Песок для строительных работ. Технические условия.

131. ГОСТ 24211-2003. Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия.

132. ГОСТ 23732-79. Вода для бетонов и растворов. Технические условия.

133. ГОСТ 7473-94. Смеси бетонные. Технические условия.

134. ВСН 34-83. Цементация скальных оснований гидротехнических сооружений. МинЭнерго СССР, Ленинград, 1984.

135. Временные технические указания по заделке трещин в железобетонных конструкциях способом инъекции. Свердловск: Трест Оргтехстрой, 1967.

136. Отчет о научно-исследовательской работе «Исследование состояния железобетонных конструкций резервуара питьевой воды №4-2 Северной водопроводной станции», гос. регистрация ВНТИЦ №01201053463, ООО «Экспертный центр при МГГУ», 2003 г.

Информация о работе

Бауков, Арсений Юрьевич
кандидата технических наук
Москва, 2010
ВАК 25.00.22

Диссертация

Разработка технологии ремонта многослойных конструкций подземных сооружений на основе виброакустической диагностики их дефектности - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы