土木工程中的無損檢測技術及其應用分析

李明明

摘要：伴隨著我國社會經濟的快速發展和科學技術的不斷進步，人們越來越傾向于追求良好的居住環境。為了滿足現階段人們對居住環境的需求，房屋的建設越來越復雜和多樣，這就需要用一種能夠在不破壞建筑結構的情況下對建筑進行無損害的檢測手段，這種無損檢測手段可以對土木工程的工程質量進行評估。隨著土木工程對無損害檢測手段需求越來越多，無損檢測技術應運而生，近年來被廣泛應用到土木工程領域當中。本文通過對無損檢測技術在土木工程當中的應用進行分析，探討了無損檢測技術在土木工程當中應用的趨勢。

關鍵詞：土木工程；無損檢測技術；應用

1 引言

建筑質量對人們生命財產安全與國民經濟建設和發展具有重要作用。在對建筑物提出所有要求當中，安全始終是放在首位的。近幾年，建筑倒塌事件時有發生，無損檢測是盡早發現建筑缺陷，并防止事故發生的有效手段。此外，對既有建筑進行保養與維修是很困難的，需要耗費大量的人力物力。采用無損檢測，能使建筑保養與維修不再盲目，節省開支。在土木工程中，采用無損檢測，能為新建或既有建筑的狀態評估提供依據，并估計材料與結構的基本性質和使用性能，同時對所有類型的損傷及缺陷實施測量與定位，也可用于確定結構中特殊元件所處位置，起到防止在大洞施工中出現意外的作用。因此，無損檢測可以以較低的成本發揮監督作用、診斷作用與測量作用。

2 無損檢測技術

在以往的土木工程檢測中通常采用破壞性方法，主要是在工程上隨機選取用于鉆孔取樣的一個位置分析研究，使得到的有關參數更加具體。盡管在實際應用中采用該方法具有較明顯的作用，但也在一定程度上受到某些因素的限制，一是取點方式具有隨機性易將對部分區域造成遺漏，不具有明顯的代表性，使檢測的全面性難以得到保證；二是鉆孔取樣一定會損傷工程，理性不足。因此，無損檢測技術基于對土木工程結構及性能不產生損害時，對一些參數進行檢測時，根據具體檢測結果，客觀評估結構特征及其性能。該技術作為全新工程應用技術，充分結合了不同學科形成的優勢，充分利用聲、電、光等特性，深入檢測土木工程結構以獲得更加具體的信息，對結構存在損傷及隱患情況進行判斷，為其運行的正常穩定提供保證，也能對工程使用壽命進行比較準確地估算。

3 土木工程中無損檢測技術的應用

3.1 電磁感應法

電磁感應法無損檢測技術主要是應用于土木工程當中對樓板厚度的測量當中，電磁感應法無損檢測技術是由兩個探頭來實現檢測的，二者分別位于被檢測樓板厚度方向的兩側，一個探頭發射電磁信號然后由另一個探頭接收信號源，信號的處理裝置會根據接收到的電磁波信號運動特性進行分析，自動計算兩探頭之間的距離，即樓板的厚度，并可以將測量的結果進行傳輸和儲存。

3.2 超聲波技術的應用

土木工程建筑在運營的過程中，經常會有載荷較大的車輛經過，需要承受較大的壓力，并且由于表面的不平整度，承受的壓力常為交變的壓力，因而在長期的承受載荷過程中，經常會出現斷裂損傷及疲勞載荷下的破壞。疲勞破壞是長時間下，土木工程建筑的突然破壞，因而必須對工程進行實時的檢測，避免疲勞損傷進一步破壞，形成巨大的經濟損失。超聲波無損探傷方法，主要是利用超聲波發生器或者物體撞擊橋梁或者路面，此處產生的低頻應力波將會隨時間傳播，傳播到斷裂面會一些連接處時，會被發射會檢查的設備，通過對反射回的聲波和發出的聲波的對比，最終分析出斷裂面的具體形貌。通過專業的設備進行分析和比較，可以得出損傷具體存在的位置。超聲波的無損探傷方式，在一定程度上具有較好的準確性，然而在精度上依然存在一定的問題，并且將超聲波利用進行無損探傷只能夠檢測出損傷存在的大致位置，不能夠檢測出損傷的具體形式，因而需要進行方式的改進。

3.3 負荷響應技術

即對物體受到載荷作用后的響應進行檢測。檢測時，載荷不可過大，否則將使待測物體破壞。該技術最常見的例子是振動分析。對建筑物而言，其本征振動頻率主要由所用材料、結構形式及剛度三個因素決定。當受到風力和其它形式的擾動力持續作用時，建筑將發生振動。擾動力一般是沒有規則的，是廣譜的，幾乎能激發出每一種本征振動。對建筑振動進行測量，然后通過對測量值的分析，即可確定本征振動。在此基礎上，對振動頻率實測值和設計值進行對比，能推斷出目標建筑是否有宏觀缺陷存在。以上基于本征振動頻率監測的無損檢測方法屬于綜合技術。而以下敘述的采用激光干涉方法對本征振動進行遙測的技術則屬于常用技術范疇。考慮到建筑的體積往往較大，且結構體系復雜，所以本征振動頻率通常較低，只有幾赫茲，并且頻譜也很復雜。這就會帶來兩個后果：①測量會受到環境振動影響；②頻率提取與比較將變得十分困難。對此，在頻率分析中必須借助計算機及數字信號處理手段，此外，對頻率進行計算時多采用有限元，這也需要借助計算機才能完成。振動分析不僅簡單可行，而且十分高效，是建筑完整性監測及判斷的重要方法。值得一提的是，計算機作為眾多技術的基礎，它的快速發展將帶動振動分析不斷進步，使其具有越來越豐富的功能。

3.4 光纖傳感檢測技術

該技術基本原理主要是對存在敏感性的一些物理量進行充分利用，對土木工程采用將外界物理量向光信號進行轉換的方式實現無損檢測。在我國該技術發展三十余年來，廣泛應用于眾多領域，特別是在土木工程檢測中，可檢測工程鋼索索力、混凝土應變特性及內部應力等。相對于常用的傳感器，該傳感器的類型較多，在實際應用中操作便捷，傳輸結果幾乎不受任何因素影響，對高壓、腐蝕等比較特殊的惡劣環境具有更好的適應性，實用性也較強。而且，與常規傳感器相比，由于光纖應變傳感器價格較高，在一定程度上影響了光纖傳感檢測技術應用于土木工程檢測方面的較為廣泛。

3.5 圖像檢測技術

在實際應用中該技術主要有兩種類型，一是紅外成像技術，采用紅外熱像儀測量產生于物體不同部位的紅外線輻射，根據測量結果中的溫度分布情況對紅外熱像圖進行構建，進而實現有效檢測結構內部及材料中存在的不足之處。主要基本原理是材料的導熱性能各不差異，對工程結構內部溫度及熱傳導分布等情況采用高精度熱敏感傳感器進行檢測，結合檢測結果構建紅外熱像圖，使結構內部具體情況得到準確展現，比較圖像中的有關數據，檢測人員可準確判斷工程的具體情況；另一種類型是激光全息技術，相應圖像采用全息攝影獲取，再深入分析圖像中的有關數據，對力學參數進行計算，據此對工程實際狀態進行科學判斷。圖像檢測技術不只是檢測精度較高，還可全面進行檢測，結果具有較強的直觀性，在土木工程無損檢測中的應用比較廣泛。

4 結束語

無損檢測技術應用于土木工程當中，對土木工程的質量把控和事故的預防提供了重要的數據支持，為了更好的為土木工程領域以及其他工程領域提供更優質的無損檢測技術服務，這就需要開發更多更先進的檢查技術，只有這樣才能夠保障土木工程的質量安全。

參考文獻

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（作者單位：武漢中和工程技術有限公司）