隧道衬砌空洞敲击回声特性

作     者：暴学志 答治华 张翠兵 柴雪松 康钟绪 周游 代晓景 BAO Xuezhi;DA Zhihua;ZHANG Cuibing;CHAI Xuesong;KANG Zhongxu;ZHOU You;DAI Xiaojing

作者机构：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国国家铁路集团有限公司科技和信息化部北京100844 中国国家铁路集团有限公司工电部北京100844 北京市科学技术研究院城市安全与环境科学研究所北京100050 

出 版 物：《中国铁道科学》 (China Railway Science)

年 卷 期：2023年第44卷第4期

页      面：144-152页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(K2020G016) 

主　　题：铁路隧道 衬砌空洞 敲击 回声特性 仿真模型 

摘      要：为提高隧道衬砌空洞检测效率、指导隧道衬砌空洞自动敲击检测装置研制,开展隧道衬砌空洞敲击回声特性研究。依托我国双线隧道结构形式建立隧道衬砌声-结构耦合模型,以边长分别为0.4,0.6和1.0 m、衬砌厚度分别为0.05,0.15和0.35 m的9种空洞为重点,仿真分析敲击力、敲击点位置、空洞边长和衬砌厚度与衬砌回声声场分布特性间的关系;通过模型试验,验证仿真模型参数设置及仿真分析方法的可靠性。结果表明:空洞边长越大或空洞处衬砌厚度越小,基频越低;9种空洞的振动主频在318~1 837 Hz,计算时按200~2 000 Hz取值,该范围下隧道空间内声模态对隧道衬砌敲击回声声场分布影响较小;为识别边长0.4 m、衬砌厚度0.15 m的最小空洞,敲击力幅值应不小于5 kN,脉冲宽度应不大于0.3 ms;回声采集传感器应布设在距敲击点不大于1.0 m,且与敲击点轴线夹角不大于30°的范围内;面积不小于1.0 m^(2)、衬砌厚度小于0.20 m的空洞,其敲击回声声压级超过50 dB,空洞特征易于识别。