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专利号: 201710582588X
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.古城墙病害等级评估方法,其特征在于,采用的设备包括地质雷达(1)、面波仪(2)、砖回弹仪(3)、砂浆回弹仪(4)、裂缝检测装置(5)和高清摄像机(6);裂缝检测装置(5)包括测缝计和测量钢尺;

基于上述设备,对古城墙病害等级的评估方法具体包括以下步骤:

步骤一、对古城墙的构造特征、空间尺寸进行初步测量,根据古城墙病害分布的实际情况,确定病害检测线布设位置及路线;

步骤二、选取古城墙上存在病害的区域进行详细观测和检测,采用地质雷达(1)对古城墙病害的区域进行无损探测,获取古城墙内部水分场分布规律和内部缺陷,量化古城墙内部受水分入侵特征;

步骤三、选取同步骤二的古城墙上存在病害的区域,采用面波仪(2)获取古城墙面波波速和动弹模量随深度的分布特征,量化古城墙内部结构的宏观损伤特征;

步骤四、选取和步骤二同一病害区域,采用砖回弹仪(3)、砂浆回弹仪(4)及裂缝检测装置(5)分别获取古城墙砌体结构的回弹指标、砂浆流失深度和面积以及劣化深度,量化砌体在不同风化程度条件下的强度指标及砌体材料的劣化程度特征;

步骤五、选取和步骤二同一病害区域,采用裂缝检测装置(5)获取古城墙砌体的裂缝特征,分析裂缝宽度、长度、深度、发生部位及走向、裂缝率、局部倾斜值,量化古城墙的结构病害的细部特征数据,并对古城墙裂缝进行等级评估;

步骤六、在古城墙外侧架设高清摄像机(6),拍摄研究区域墙体表面泛碱、掉渣、渗水及砂浆流失高清图片,并采用图像处理技术来识别砌体结构表面风化病害及病害所占研究区域的比例关系,获得古城墙表面风化程度及与研究区域的比例关系;

步骤七、根据步骤一至六的检测结果及量化参数,基于相应建筑结构规范、已有的关于砌体结构损伤、劣化和开裂机理方面的研究成果和构造病害因素的等级评价分级标准,将病害等级按照A级为微弱损伤、B级为轻度损伤、C级为中度损伤、D级为重度损伤四个等级进行评判,构造古城墙病害评价等级;

步骤八、根据步骤一至六给出的不同影响因素的评判指标及步骤七中的评价等级,基于模糊数学理论和AHP层次分析法原理,确定古城墙病害评估的指标层体系,构建古城墙病害因素的率属度函数定量评价指标及定性评价指标,并确定各个指标的权重,建立模糊评价计算模型,采用最大率属度原则和贴近度方法,从而实现对古城墙病害程度的模糊评价;

步骤九、将步骤八中的评价方法及分析体系,采用JavaScript语言对其进行程序化编制,实现电脑终端和手持设备终端评价系统的可视化,进而,进行稳定性测试和现场评估应用;

最终完成古城墙病害的等级评估。

2.根据权利要求1所述的古城墙病害等级评估方法,其特征在于,所述步骤一中:古城墙病害包括:古城墙内部夯土体的受水分入渗程度、古城墙内部已有缺陷、古城墙外包砌体结构的裂缝、渗漏水及风化程度、劣化深度、墙体及夯土本身的强度及空间分布特征。

3.根据权利要求1所述的古城墙病害等级评估方法,其特征在于,所述步骤二中:地质雷达(1)对古城墙病害的区域进行无损探测的布设原则为:分别在古城墙顶部沿着古城墙长度方向、古城墙外墙以及古城墙的地基基础区域布设地质雷达(1)检测线。

4.根据权利要求1所述的古城墙病害等级评估方法,其特征在于,所述步骤二中:地质雷达(1)测试夯土介质中的电磁波波速vr,采用公式(1)和公式(2)直接获取夯土介质中的含水量大小及分布规律,从而获得古城墙内部含水率空间分布规律和含水率量化指标;

具体为:电磁波速vr与介电常数εr值之间的关系符合式(1),

根据修正的Topp公式,夯土介质的体积含水率θw与介电常数εr值之间的关系符合式(2):

θw=7.0×10-5ε3r-3.2×10-3ε2r+6.24×10-2εr-0.1736  (2);

式(1)、式(2)中,vr为地质雷达(1)实测得到的电磁波速,单位为m/ns,c为电磁波在空气中的传播速度(c=0.3m/ns),εr为介电常数,θw为体积含水率。

5.根据权利要求1所述的古城墙病害等级评估方法,其特征在于,所述步骤三中:采用面波仪(2)获取古城墙面波波速和动弹模量随深度的分布特征的过程为:沿着古城墙长度方向布设平行的面波仪(2)检测线,面波仪(2)检测线之间的距离视城墙厚度而定。

6.根据权利要求1的一种古城墙病害等级评估方法,其特征在于,在所述步骤六中:图像处理技术是指采用Photoshop图像处理软件中的灰度处理方法,将古城墙外墙砌体的泛碱、掉渣、渗水及砂浆流失风化病害和未发生风化病害的正常区域区分开,并根据各病害的像素点所占比例关系计算各风化病害面积及比例。