CSL Tomography, ultrasonic pile testing

1. ЛОКАЛИЗАЦИЯ ДЕФЕКТОВ В ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ СВАИ МЕТОДОМ МЕЖСКВАЖИННОЙ
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОМОГРАФИИ
А.А. Чуркин1, И.Н. Лозовский1,2, Р.А. Жостков3
1ООО «ЭГЕОС», г. Москва, Россия
2Центр геоэлектромагнитных исследований – филиал Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук, г. Троицк, г. Москва, Россия
3Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики Земли им. О. Ю. Шмидта Российской академии наук, г. Москва, Россия
Школа-семинар «Волны-2019».
Секция «Волновые процессы в неоднородных средах»

2.  Контроль качества свай ультразвуковым методом основан на анализе
параметров ультразвуковых волн (скорость распространения и
затухание) с целью получения выводов о сплошности бетона
конструкции.
 Скорость распространения ультразвуковых волн в бетоне хорошего
качества обычно составляет 3600 - 4400 м/с в зависимости от класса и
возраста бетона. Центральные частоты используемых
пьезоэлектрических датчиков – 30-80 кГц.
 Наличие в свае включений инородного материала (грунт, шламовый
материал, вода, бентонит, пустоты) или бетона с нарушенным
составом приводит к появлению локальных аномалий скорости и
затухания.
Ультразвуковой метод. Общие положения
а – методика проведения измерений
б, в - формат представления результатов испытаний (графики зависимости
скорости распространения и затухания волн от глубины погружения датчиков,
сейсмограммы)

3.  Для принятия решения о возможности использования исследуемой
конструкции в составе фундамента часто требуется определить
геометрические размеры, местоположение и физические свойства
выявленных аномальных зон.
 С этой целью проводят дополнительные ультразвуковые измерения
по методике межскважинной томографии, основанные на
многоазимутальном покрытии изучаемой области сейсмическими
лучами с использованием встречных веерных систем наблюдений
Ультразвуковой метод. Использование межскважинной томографии
Методика проведения измерений при обработке данных с использованием
алгоритмов межскважинной сейсмической томографии

4. Для изготовления физической модели буронабивной
сваи стальная бочка диаметром 572 мм и высотой 882
мм была заполнена бетонной смесью.
В качестве каналов доступа использовались
пластиковые трубы внутренним диаметром 50 мм и
толщиной стенки 3 мм.
На расстоянии 300 мм от нижнего конца модели были
установлены два дефекта: картонная коробка
размером 170 х 190 х 220 мм и примыкающий к трубе
доступа пластиковый пакет, заполненные смесью песка
с бетонной смесью в соотношении 2 к 1.
Физическое моделирование ультразвукового метода
Физическая модель буронабивной сваи. а – схема модели; б –
установка дефектов в модель (сверху, цифрами показаны
номера труб доступа) и проведение ультразвуковых измерений
(снизу).

5. Численное моделирование ультразвукового метода
Геометрические параметры моделей профилей наблюдения 1-4 и 2-7.
* - Значения определены исходя из измерений на изготовленных
из материалов физической модели кубиков.
Бетон Вода Дефект Сталь Пластик (ПВХ) Воздух
Плотность, ρ,
кг · м– 3
2200 1000 1500 7900 1500 1.2
Скорость продольных (Vp)
и поперечных (Vs) волн,
м · с– 1
3700*; 2350 1500 2500*; 800 5512; 3200 2350; 1125 330
Pэлеевская модель
затухания. Коэффициенты
α, с– 1; β, с
2·103; 10-8 - 4·103; 2·10-8 2·102; 10-9 103; 0.5·10-8 -

6. Численное моделирование ультразвукового метода
* - Значения определены исходя из измерений на изготовленных
из материалов физической модели кубиков.
Бетон Вода Дефект Сталь Пластик (ПВХ) Воздух
Плотность, ρ,
кг · м– 3
2200 1000 1500 7900 1500 1.2
Скорость продольных (Vp)
и поперечных (Vs) волн,
м · с– 1
3700*; 2350 1500 2500*; 800 5512; 3200 2350; 1125 330
Pэлеевская модель
затухания. Коэффициенты
α, с– 1; β, с
2·103; 10-8 - 4·103; 2·10-8 2·102; 10-9 103; 0.5·10-8 -
Источник ультразвуковых колебаний задан в виде прямоугольника со сторонами 50 и 30 мм, на продольных
гранях которого задано нормальное смещение (центральная частота импульса – 35 кГц).
Заданные точечными приемники регистрируют изменение акустического давления в водной среде в
зависимости от времени в течение 0.3 мс.

7. Результаты томографической инверсии данных численного моделирования
Численные модели профилей наблюдения 1-4 и 2-7.

8. Результаты томографической инверсии данных физического моделирования
Численные модели профилей наблюдения 1-4 и 2-7.

9. Примеры использования выбранной методики сбора данных
и инверсии первых вступлений для реальных полевых данных
Лозовский И.Н., Чуркин А.А. // Транспортное
строительство. 2018. № 7. С. 6.

10. Примеры использования выбранной методики сбора данных
и инверсии первых вступлений для реальных полевых данных
Использованы полевые материалы
ООО «ЭГЕОС» (2018)

11. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
А.А. Чуркин1, И.Н. Лозовский1, Р.А. Жостков2
Для контактов с авторами:
1 - Тел.: +7 (499) 739-56-96, e-mail: piles@aigeos.ru
2 - Тел.: +7 (499) 254-90-80. E-mail: shageraxcom@yandex.ru
Школа-семинар «Волны-2019».
Секция «Волновые процессы в неоднородных средах»