[00699513]沉管隧道大型管节脱空缺陷检测关键技术
联系人：柯安星
所在地：福建厦门市
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技术详细介绍
一、所属领域土木工程
二、技术或产品名称
沉管隧道大型管节脱空缺陷检测关键技术三、技术水平
国内领先
四、技术简介
近年来，单层、双层钢壳混凝土沉管隧道技术在“珠港澳跨海通道”、“深中通道”等重大工程中的成功应用进一步提升了我国沉管隧道建设水平。由于钢壳混凝土沉管隧道能够克服钢筋混凝土结构的开裂问题，在满足高水压、大断面、极限净跨大、耐久性强要求下，较好地解决了不均匀沉降问题。但钢壳混凝土沉管隧道有其自身的局限性，其中最为突出的是混凝土难以充填密实钢壳，出现脱空或空洞缺陷问题，为水压下钢板里衬变形失稳破坏的埋下重大安全隐患。因此，亟需一种无损、快速、定量化的脱空缺陷检测技术。中子源发射出的快中子射线与被测介质的原子核发生碰撞后，会被慢化
减速形成热中子在中子源附近形成散射。快中子与物质作用时，其对原子序数大的物质有十分强的穿透能力，但却容易被原子序数小的元素减速和慢化而形成热中子，而由于氢元素原子序数最小，因此快中子在与氢原子多次碰撞后极易变成热中子。热中子同样对除水以外的其他物质的反应截面较小， 散射的热中子极易穿过被检测钢管混凝土结构而被探测到。因此，中子检测技术在沉管隧道中钢壳底部的混凝土脱空探查和表征方面有着重要的应用价值。
五、创新点及性能指标
（1）根据中子能够轻易穿透金属并极易被材料内部水分慢化的特点，利
用同位素中子源，结合最新发展的中子管技术，发射高通量快中子穿透钢板
并与混凝土结构中的水分作用而发生减速、慢化形成热中子，准确探测中子源附近热中子计数空间分布规律，突破以往原有技术探测距离及空间分辨率的局限，实现对钢管内部更深处混凝土结构中的缺陷现象的准确探查；
（2）基于大量实验室试验以及蒙特卡洛数值模拟等技术，量化分析钢 板厚度、层数及位置，混凝土龄期、组分、含水率及其空间分布对快中子减速、慢化及热中子散射特征的影响规律，建立不同条件下混凝土内部缺陷几何特征与热中子空间计数规律的数学关系；
（3）应用先进探测器实现对散射热中子空间计数的准确探测，构建不 同条件下混凝土内部缺陷几何特征与热中子空间计数规律的数学关系，开发图像算法实现混凝土脱空及缺陷的实时数字化显示技术。
六、知识产权情况
（要求：专利号 专利名称）
二、技术或产品名称
沉管隧道大型管节脱空缺陷检测关键技术三、技术水平
国内领先
四、技术简介
近年来，单层、双层钢壳混凝土沉管隧道技术在“珠港澳跨海通道”、“深中通道”等重大工程中的成功应用进一步提升了我国沉管隧道建设水平。由于钢壳混凝土沉管隧道能够克服钢筋混凝土结构的开裂问题，在满足高水压、大断面、极限净跨大、耐久性强要求下，较好地解决了不均匀沉降问题。但钢壳混凝土沉管隧道有其自身的局限性，其中最为突出的是混凝土难以充填密实钢壳，出现脱空或空洞缺陷问题，为水压下钢板里衬变形失稳破坏的埋下重大安全隐患。因此，亟需一种无损、快速、定量化的脱空缺陷检测技术。中子源发射出的快中子射线与被测介质的原子核发生碰撞后，会被慢化
减速形成热中子在中子源附近形成散射。快中子与物质作用时，其对原子序数大的物质有十分强的穿透能力，但却容易被原子序数小的元素减速和慢化而形成热中子，而由于氢元素原子序数最小，因此快中子在与氢原子多次碰撞后极易变成热中子。热中子同样对除水以外的其他物质的反应截面较小， 散射的热中子极易穿过被检测钢管混凝土结构而被探测到。因此，中子检测技术在沉管隧道中钢壳底部的混凝土脱空探查和表征方面有着重要的应用价值。
五、创新点及性能指标
（1）根据中子能够轻易穿透金属并极易被材料内部水分慢化的特点，利
用同位素中子源，结合最新发展的中子管技术，发射高通量快中子穿透钢板
并与混凝土结构中的水分作用而发生减速、慢化形成热中子，准确探测中子源附近热中子计数空间分布规律，突破以往原有技术探测距离及空间分辨率的局限，实现对钢管内部更深处混凝土结构中的缺陷现象的准确探查；
（2）基于大量实验室试验以及蒙特卡洛数值模拟等技术，量化分析钢 板厚度、层数及位置，混凝土龄期、组分、含水率及其空间分布对快中子减速、慢化及热中子散射特征的影响规律，建立不同条件下混凝土内部缺陷几何特征与热中子空间计数规律的数学关系；
（3）应用先进探测器实现对散射热中子空间计数的准确探测，构建不 同条件下混凝土内部缺陷几何特征与热中子空间计数规律的数学关系，开发图像算法实现混凝土脱空及缺陷的实时数字化显示技术。
六、知识产权情况
（要求：专利号 专利名称）
ZL201820423926。5 现场脱空检测系统
ZL201820423395。X 遥控脱空检测器及遥控脱空检测系统
ZL201820423265。6 一种脱空检测仪
ZL201820426882。1 一种脱空检测系统
