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红外热成像技术在隧道衬砌内部缺陷检测中的应用研究

DOI：10.1016/j.tust.2019.01.013 期刊：Tunnelling and Underground Space Technology 出版年份：2019 更新时间：2025-09-24 06:37:21
摘要： 随着隧道老化，需要额外的维护和评估程序来监测其工作状态。本研究采用无损非接触式的被动热红外方法，对混凝土衬砌的箱型及盾构隧道进行缺陷检测。通过数值模拟将该方法应用于不健康混凝土结构的缺陷识别，分析了热场数据测量结果，并阐述了缺陷混凝土表面的主要传热机制。研究解释了混凝土管片、隧道空气及空腔内空气因传导、对流和辐射作用产生的热传递过程，进一步探究了空腔类型、健康与不健康混凝土表面的温差、隧道空气与混凝土表面的温差，以及空腔深度对检测精度的影响。结果表明：当混凝土表面与隧道空气温差超过0.35°C时，是检测深度约30毫米或更浅空腔的理想条件。
作者： Alireza Afshani，Koichi Kawakami，Shinji Konishi，Hirokazu Akagi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

采用被动热红外方法对隧道混凝土衬砌缺陷进行数值检测，研究传热机理，确定空腔类型、温差及空洞深度对检测精度的影响。

研究成果

该数值模型有效模拟了缺陷隧道衬砌中的热传递过程，结果表明混凝土表面与隧道空气间温差大于0.35°C时最有利于检测深度达30毫米的空洞。封闭空腔比开放空腔更易被检测。未来研究应纳入不同高度的温度变化实测数据，并探究不同走向的空腔情况。

研究不足

该研究仅限于数值模拟和特定现场数据；实际环境变化和材料不均匀性可能影响准确性。为更好吻合测量结果，模型中忽略了辐射对空隙的影响，这可能无法涵盖所有现实场景。假设空隙深度不超过50毫米，且模型未考虑不同排列角度的腔体。

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