Page 85 - 无损检测2024年第十二期

试验研究
试验研究

DOI：10.11973/wsjc240068

超声横波三维成像技术在混凝土结构

检测中的应用

陈承申 1， 2 ，赵广茂 1， 2
（1. 中国铁路设计集团有限公司，天津 300308；

2. 城市轨道交通数字化建设与测评技术国家工程研究中心，天津 300308）

摘 要：超声横波三维成像技术在混凝土结构检测方面取得了良好的应用效果，但对该技术的
研究尚不深入。针对隧道管片模块，进行了不同横波速度、发射频率及测试方向的检测试验，研究
上述因素对检测结果的影响。结果表明，在结构模型速度设定的偏差量相同的情况下，设定值大
于实际速度造成的检测厚度的偏差量更大；当设定速度低于实际速度的30%时，结构内部分辨率
也会降低；利用甘利灯转换公式，由纵波速度转换得到的横波速度的精度更高；对同一结构不同深
度的检测目标，可采取多频率组合检测的方式获取理想的检测效果；检测方向与内部结构走向正交
时，聚焦成像效果最佳，同时应尽量避免检测方向与目标体走向斜交。
关键词：超声横波三维成像；混凝土结构；横波速度；频率；测试方向
中图分类号：TG115.28 文献标志码：A 文章编号：1000-6656(2024)12-0051-07

Application of ultrasonic S-wave 3D imaging technology in concrete structure detection

CHEN Chengshen , ZHAO Guangmao 1,2
1,2
（1. China Railway Design Group Co.,Ltd., Tianjin 300308, China; 2. National Engineering Research Center for Digital
Construction and Evaluation of Urban Rail Transit, Tianjin 300308, China）

Abstract: The ultrasonic shear wave 3D imaging technology has been applied well in concrete structure detection, but
the research on this technology is still not deep. In this paper, experiments of different shear wave velocity, transmitting
frequency and testing direction were carried out to study the influence of the above factors on the detection results. The
results showed that when the deviation of the structural model speed was the same, the deviation of the measured thickness
caused by the set value was larger than the actual speed. When the set speed was 30% lower than the actual speed, the
internal resolution of the structure also decreased. The shear wave velocity can be obtained by converting P-wave velocity
with Gan formula. For detection targets of the same structure at different depths, multi frequency testing will be good.
When the test direction was orthogonal to the internal structure, the focusing imaging effect was the best. The oblique
survey direction should be avoided, which may cause difficulties in data interpretation.
Key words: ultrasonic shear wave 3D imaging; concrete structure; shear wave velocity; frequency; test direction

混凝土结构在建设期常出现分层离析、蜂窝、空 损伤。目前，混凝土结构质量检测的常规手段有探
洞等缺陷，在服役期可能产生裂缝、粉化等疲劳劣化 地雷达、回弹、冲击回波、钻孔取芯等，随着混凝土
结构尺寸越来越大、内部钢筋愈发密集，其病害形态
收稿日期：2024-02-21
呈现多样化、复杂化趋势，对检测精度提出了更高的
基金项目：基于超声波层析成像的混凝土结构无损检测技术研究
要求。超声横波三维成像法已成为当前国内外混凝
（2022A02538016）
土结构内部缺陷无损检测的前沿技术，该技术基于
作者简介：陈承申（1985—），男，硕士，高级工程师，主要从事混
凝土无损检测技术的研究工作 超声波在结构内部传播过程中遇到波阻抗差异界面
通信作者：陈承申，chenchengshen@126.com 时产生反射波的特性，采用阵列方式排布多道传感
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2024 年 第 46 卷 第 12 期
无损检测