Page 90 - 《应用声学》2021年第4期

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之后)，电压幅值出现大幅下降。无裂缝与深度为 增加，电压幅值减小，且深度发展到 15 mm 之后，电
34 mm之间的电压幅值相差了0.8 mV，占无裂缝情 压幅值发生大幅的下降，且裂缝深度发展到 34 mm
况下幅值的33.3%，这个数值非常可观。这里需要强 时，电压幅值也下降了 0.8 mV，同样占无裂缝情况
调的是砂浆保护层属于后喷部分，对于整个 PCCP 下幅值的33.3%。
管道刚度和承载力贡献不大，砂浆保护层裂缝在初 2.3 裂缝宽度影响分析
步发展阶段中并不影响其正常工作，但当裂缝开展
在本小节也设有两个对照组。第一组将长度
到预应力钢丝的表面(深度为 34 mm) 时，外界腐蚀
设置为 600 mm，深度设置为 34 mm，而宽度按照
介质的进入极易造成预应力钢丝锈蚀，日积月累，一
10 mm、30 mm、50 mm、100 mm、150 mm 变化，激
定数量的预应力钢丝因锈蚀程度的加深在内外压
励电压频率为10 kHz。电压时程曲线及其对应幅值
作用下就会断裂，从而造成管道承载力不足而爆管。
如图18 ∼ 19所示，有裂缝状况时的幅值整体都小于
本小节所模拟的监测方法对裂缝深度的发展灵敏
无裂缝状况，当裂缝宽度大于 50 mm 之后，接收端
度高，这对于 PCCP 砂浆层的裂缝监测是非常有价
电压信号的幅值开始发生明显的上升，由70 mm 发
值的。
展到150 mm，幅值增加0.4 mV。
为了避免结果的偶然性，在第二个对照组中
ࠕ30 mm
将宽度减小至 10 mm，长度为 600 mm，深度仍按 ௄ᜈᎋ ࠕ10 mm ࠕ100 mm ࠕ50 mm
ࠕ70 mm
ࠕ85 mm
ࠕ150 mm
10 mm、15 mm、25 mm、34 mm 变化，电压时程曲 2.4
线及其对应幅值如图16 ∼ 17所示。 1.6
ଌஆቫႃԍ/mV 0
由图 16 和图 17 可以发现，减小宽度尺寸后，电 0.8
压的变化规律依然是相同的 ——随着裂缝深度的

௄ᜈᎋ ງ10 mm ງ15 mm ງ25 mm ງ34 mm -0.8
-1.6
2.4
-2.4
ଌஆቫႃԍ/mV -0.8 0 0.00055 0.00065 0.00075 0.00085 0.00095
1.6
0.8
௑ᫎ t/s

-1.6
Fig. 18 Influence by the crack width (600 mm
-2.4 图 18 裂缝长 600 mm、深 34 mm 工况下宽度的影响
0.00055 0.00065 0.00075 0.00085 0.00095 length, 34 mm depth)
௑ᫎ t/s
2.5
图 16 裂缝长 600 mm、宽 10 mm 工况下深度的影响
ଌஆቫႃԍࣨϙ/mV 2.36 1.6
Fig. 16 Influence by the crack depth (600 mm 2.0
length, 10 mm width) 1.5

3.0 1.0 1.6 1.6 1.6 1.7 1.8 2.0
0.5
2.5
ଌஆቫႃԍࣨϙ/mV 2.0 2.4 2.35 2.32 图 19 0 ௄ᜈᎋ ॺ10 mm ॺ30 mm ॺ50 mm ॺ70 mm ॺ85 mm ॺ150 mm
ॺ100 mm
1.5
裂缝长 600 mm、深 34 mm 工况下幅值随宽
1.0
度的变化
0.5
0 1.82 1.6 Fig. 19 Amplitude change with the crack depth
௄ᜈᎋ ງ10 mm ງ15 mm ງ25 mm ງ34 mm
(600 mm length, 34 mm depth)
图 17 裂缝长 600 mm、宽 10 mm 工况下幅值随深
考虑到第一组裂缝深度较深，可能对接收端的
度的变化
Fig. 17 Amplitude change with the crack depth 电压幅值有一定影响，第二个对照组将长度固定为
(600 mm length, 10 mm width) 600 mm，深度减小为 20 mm，裂缝的宽度依次设为