СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ КОНСТРУКЦИИ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ГОРНЫХ ПОРОД И ТЕМПЕРАТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ.

Изобретение относится к области неразрушающих методов определения и контроля напряженно-деформированного состояния железо-бетонной ограждающей конструкции (обделки) подземных помещений, находящегося под нагрузкой от воздействия горных пород и температурных изменений.
Предложенный способ определения напряженно-деформированного состояния железобетонной обделки заключается в том, что в контролируемых точках подготавливают площадки обеспечивающий хороший контакт ультразвуковых датчиков (излучающий и принимающий) в одной прямой линий горизонтально - называемым горизонтальным профилем и вертикально – называемым вертикальным профилем по отношению к центральной точкой. Первым этапом измеряют температуры в центральной точке. Измерения проводятся периодически в зависимости от времени.
Измерения проводят в режиме накопления и многократное излучения сигнала с передатчика ультразвуковых волн и суммирование принимающего сигнала. При многократном суммирование выходного принимающего сигнала, уровень полезного сигнала повышается, по которому можно чётко определить момент времени распространения продольных Vp и поперечных волн Vs.

Изобретение относится к области определения и контроля напряженно-деформированного состояния железобетонной ограждающей конструкции (обделки) подземного помещения (объекта), находящегося под нагрузкой от воздействия горных пород и температурных изменений.
В настоящее время известными являются множество способов определения напряженно-деформированного состояния различных конструкций, основанные, например, на магнитных полях рассеивания, ультразвуковых колебаниях, на методе резистивной тензометрии и т.п.
Известен способ ультразвуковой дефектоскопии изделий, заключающийся в том, что в изделии возбуждают последовательно несколько мощных ультразвуковых изгибных колебаний, амплитуда знакопеременных напряжений которых превышает прочность слипания материала в зоне дефекта, известными способами визуализуруют картину распределения узловых линий на поверхности изделия, по степени искажения которой судят о наличии дефектов и анизотропии [1]. Однако этот способ контроля применим только для изделий, имеющих тонкую стенку, и не выявляет дефекты малых размеров.
Известен способ ультразвукового контроля изделий [2], заключающийся в том, что в изделий одновременно возбуждают высокочастотные ультра-звуковые колебания и мощные низкочастотные ультразвуковые колебания, причём частоту повторения посылок высокочастотных колебаний выбирают равной или кратной частоте мощных ультразвуковых колебаний.
Разность фаз между частотой повторения посылок высокочастотных колебаний и частотой мощных низкочастотных колебаний изменяют до получения максимального изменения амплитуды принятых высокочастотных колебаний.
Недостатком указанного способа является независимое друг от друга возбуждение в контролируемом изделии мощных низкочастотных колебаний и колебаний высоко частоты, что вызывает беспорядочное поступление импульсов к дефектному участку и не позволить обнаружить слабораскрытые трещины и получить полную информацию о природе и характере дефекта.
В качестве прототипа может послужит ультразвуковой метод определения прочности бетона, основанный на прямое измерение скорости распространения ультразвуковых волн в бетоне взаимоперендикулярно по прямой линии [3].
Общими недостатками перечисленных способов, в том числе и прототипа, является разовое обследование железобетонных конструкции, отсутствие постоянной площадки исследования для периодических режимных наблюдений, сложности технологии оценки изменения напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкции, находящегося под давлением горных пород в зависимости от времени.
Целью предлагаемого изобретения является совершенствование метода ультразвукового измерения прочности бетона для периодического режимного наблюдения за изменением напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкции, находящегося под длительным давлением горных пород и температурных изменений, а также повышение точность, надёжность и достоверность оценки.
Указанная цель достигается тем, что на подготовленной постоянной площадке бетонной обделки 1 (Фиг. 1) вдоль прямой линии прижимают ультразвуковые излучающий 2 и принимающий датчики 3 на расстояние Ɩ = 10 см по отношению к центральной точки, горизонтально измеряют скорости распространения продольных Vp и поперечных Vs ультразвуковых волн (Фиг. 2). Измерения проводят в режиме накопления и многократное излучения сигнала с передатчика ультразвуковых волн и суммирование принимающего сигнала. При многократном суммирование выходного принимающего сигнала, уровень полезного сигнала повышается (Фиг. 3), по которому можно чётко определить момент времени распространения продольных Vp и поперечных волн Vs для каждого цикла наблюдения. После, такой же измерения проводят по вертикальной плоскости по отношению к той же центральной точкой и определяют скорости распространения продольных Vp и поперечных Vs ультразвуковых волн. При этом, до измерения скорости распространения ультразвуковых волн в центральной точкой измеряют фактическое значение температуры. На фиг. 1 стрелками 4 обозначены направление распространения ультразвуковых волн. При наборе достаточных данных определяют эмпирическую зависимость скорости ультразвуковых волн от изменения температуры.
Пример: на фиг 2 и 3 приведены примеры выполнения измерения скорости распространение ультразвуковых продольных Vp и поперечных волн Vs при выполнения предлагаемого способа на исследуемой площадки в стене нижнего бьефа машинного зала Рогунской ГЭС.
Способ применим в подземных сооружениях (железобетонной обделки, железобетонные своды и оболочки, обечайки и другие несущие конструкции под нагрузкой), в сооружениях спецназначения (метро и др.), в строительстве специальных зданий и сооружений (различные виды убежища, противорадиационного укрытия (ПРУ), а также и другие объекты оборонного назначения, в том числе военного времени и т.п.).

1. Авторское свидетельство СССР № 270319, кл. G 01 N 29/04, 1970.
2. Авторское свидетельство СССР № 568892, кл. G 01 N 29/04, 1970.
3. ГОСТ 17624-2012. Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности. М.: Стандартинформ, 2014. -16 с.