电阻率层析成像技术在混凝土损伤探测中的应用研究

发布时间：2017-09-20 22:08

  本文关键词：电阻率层析成像技术在混凝土损伤探测中的应用研究

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【摘要】：混凝土结构无损探测技术对于保证结构的安全性和耐久性具有重要意义。电阻率层析成像技术(ERT, Electrical Resistance Tomography),作为一种新兴的工业化无损检测技术,在混凝土结构损伤探测中具有广阔的应用前景。而混凝土结构本身导电性能较差,在将电阻率层析成像技术应用于混凝土结构损伤探测之前,还需要进行大量深入的研究工作。基于此,本文对混凝土结构的导电性能进行了初步研究,采用开发的电阻率层析成像系统和自行设计的三种测量电极对混凝土试块的人工预埋孔洞损伤和裂缝损伤进行了成像探测,并结合图像评价指标对探测图像的质量进行客观评价和对比,对影响探测图像质量的因素做了分析和讨论。本文通过对混凝土结构导电性能的研究,可为电阻率层析成像探测系统提供数据参考,为成像系统中结构模型电参数的设置提供试验依据。文中采用四电极法对试块电阻率变化规律进行连续测量,并研究了含水率对电阻率变化影响,最终得到以下结论：电阻率早期变化连续,电阻率值较低,后期随着龄期的增长,电阻率变化速度加快且增值较大,随后变化逐渐趋缓且增值变小。前期电阻率值较低,有利于电阻率层析成像的应用,后期电阻率虽然值比较大,但由于其变化速度减缓,处于相对稳定阶段,可调节电阻率层析成像中对电阻率的参数设置,适当调大图像重建算法中的修正量,从而实现对高电阻值混凝土结构的损伤探测。本文通过对预埋孔洞损伤及裂缝损伤进行电阻率层析成像探测试验,探究了系统对孔洞损伤及裂缝损伤的探测能力,并通过图像评价指标对试验结果进行分析讨论,主要得到以下结论：所开发的电阻率层析成像系统能够有效探测出孔洞损伤的位置和大致形状,但成像精度还有待提高；电场的软场特性的确对电阻率层析成像技术有不良影响,在今后试验中需设法降低或规避其影响；系统能够探测到裂缝的大体位置,但对其形状及其长度的成像结果还需要进一步提高。
【关键词】：电阻率层析成像 ERT 混凝土 损伤探测
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU317
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 研究背景和意义11-13
• 1.2 混凝土结构探测技术发展现状13-16
• 1.2.1 混凝土结构探测技术研究概述13
• 1.2.2 混凝土结构探测方技术简介13-16
• 1.3 关于电阻率层析成像技术的国内外研究进展16-23
• 1.3.1 电参数层析成像技术研究现况概述16-18
• 1.3.2 电参数层析成像方法简述18-21
• 1.3.3 电阻率层析成像技术在混凝土损伤探测中的应用21-23
• 1.4 本文主要研究内容23-25
• 第二章 电阻率层析成像技术25-39
• 引言25
• 2.1 电阻率层析成像技术的基本原理25-30
• 2.1.1 电阻率层析成像技术原理概述25-26
• 2.1.2 电阻率层析成像技术物理理论基础26-28
• 2.1.3 电阻率层析成像技术数学理论基础28-30
• 2.2 电阻率层析成像测试系统30-36
• 2.2.1 激励模块设计31-32
• 2.2.2 投影模块设计32-33
• 2.2.3 采样模块设计33-34
• 2.2.4 图像重建模块设计34-36
• 2.3 电阻率层析成像技术在混凝土结构中应用的难点36-37
• 2.4 本章小结37-39
• 第三章 普通混凝土电阻率变化规律及其影响因素39-47
• 引言39
• 3.1 混凝土导电机理39-40
• 3.2 混凝土电阻率测试方法40-41
• 3.3 混凝土试件制备41-44
• 3.3.1 试件原材料及制作设备41-42
• 3.3.2 试件制作及养护42
• 3.3.3 测试方法42-43
• 3.3.4 试验结果及分析43-44
• 3.4 含水率对混凝土导电能力影响44-46
• 3.4.1 测试方法44-45
• 3.4.2 试验结果及分析45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 混凝土电阻率层析成像损伤探测47-65
• 引言47
• 4.1 混凝土孔洞损伤探测47-53
• 4.1.1 试验设计47-48
• 4.1.2 电极设计48-50
• 4.1.3 试件制作及养护50
• 4.1.4 损伤探测50-53
• 4.2 混凝土裂缝损伤探测53-55
• 4.2.1 试验设计53-54
• 4.2.2 电极设计54-55
• 4.2.3 试件制作及养护55
• 4.2.4 损伤探测55
• 4.3 混凝土损伤探测结果评价指标55-59
• 4.3.1 图像评价理论55-58
• 4.3.2 图像相似度评价指标58-59
• 4.4 混凝土损伤探测结果分析59-62
• 4.4.1 损伤成像探测结果评价59-61
• 4.4.2 探测结果影响因素的讨论61-62
• 4.5 本章小结62-65
• 第五章 结论与展望65-69
• 5.1 结论65-66
• 5.2 展望66-69
• 参考文献69-75
• 致谢75-77
• 附录77

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本文编号：890658