高速铁路线下结构典型病害分析及快速无损检测方法研究
高速铁路工程质量无损检测技术及应用
高速铁路工程质量无损检测技术及应用摘要：高速公路是国民经济和社会发展的生命线和重要保障。
近年来，高速公路检测技术突飞猛进，许多自动化、高精度检测技术已被广泛应用于高速公路检测过程中。
然而，目前我国高速公路检测技术还存在很多问题，因此，对其进行研究和分析是十分必要的。
关键词：高速铁路；工程质量；无损检测技术；应用前言随着我国经济的快速发展，高速公路建设规模在不断扩大。
然而，在高速公路建设中，一些施工单位却存在偷工减料的现象，给高速公路建设带来了极大的安全隐患。
因此，为了保障高速公路建设的质量和人民的生命、财产安全，需要加强对高速公路项目的检测，不断地更新和改进高速公路的检测技术，进而使得高速公路建设过程中存在的安全隐患问题能够得到解决。
1高速公路施工质量检测技术应用的影响因素1.1试验检测指标的规范性目前，我国高速公路检测还存在着一些指标不规范的问题，如在高速公路施工过程中，往往将回弹指数作为主要参数，使基础强度得到有效控制。
但是，在实际施工中，往往不会按工程的实际压实参数进行检测，致使实际施工与设计参数不符，从而导致高速公路的施工质量达不到设计要求。
施工单位要制定严格的指标体系和规范管理体系，并严格遵守各项指标的要求，施工过程中要严格监督、检查各项指标，保证各项指标规范化，及时纠正偏差，确保工程质量。
1.2检测指标的有效性在高速公路测试中，有些测试指标不能真实、完整地反映工程的实际情况。
例如，在高速公路回弹弯检测中，采用贝克曼梁法进行静态测试，只能反映出路面对路面的静态响应，无法反映其动态特性；落锤式弯沉法则反映了路面在垂直撞击作用下的瞬时变形。
因此，单一检测方法难以准确反映出高速公路的实际状况，从而导致检测效果失效。
基于此，在检测过程中应综合运用多种检测手段，根据不同的检测结果，全面了解工程的建设情况，从而达到检测目的。
1.3检测内容的细致性对高速公路施工质量的检测应从材料检测入手，严格规范材料的质量及性能检测，确保检测数据、信息准确、可靠。
高速铁路(路基病害与检测1)
二、下沉(图)
下沉病害由基床土被水 浸蚀，极度软化引起。
1105
下沉病害的产生条件为：
1．基床土为中塑性或
高塑性黏土、淤泥、泥炭
风化残积土、粉土质黏土、
黏土等，经常处于饱和状
态。无侧限抗压强度小于
0.1 MPa，渗透系数小于 cm／s。
1105
铁路既有线路基与路基病害
2．路堤处主要是地表水渗入，道碴囊大 量积水影响。
铁路既有线路基与路基病害
一、 翻浆冒泥 翻浆冒泥是历年来中国既有铁路线最常
见的路基病害之一，也是数量最多的路基 病害，在多雨季节，土质不良地段基床病 害频繁发生。 翻浆冒泥可分为基床性和道床性两大类， 基床性翻浆冒泥又可分为土质基面翻浆冒 泥、风化石质基面翻浆冒泥、裂隙泉眼翻 浆冒泥 。
铁路既有线路基与路基病害
沿线路布置地质勘察横断面，间距不大 于50m，在过渡段或复杂地段应适当加密并 进行纵断面勘察。勘察横断面上的地质点 不应少于3个，地质勘察采用综合勘探技术。
新建时速300~350公里客运 专线
高速铁路路基的主要问题是路基动应力和动刚度问题， 必须保证路基动应力和动刚度(动位移)满足列车安全、 舒适运行的需要。Fra bibliotek路基病害与路基检测
天津铁道职业技术学院
新建铁路路基
经过多年试验和实践，中国铁路制订了适用 于不同类型和等级的新建铁路的路基设计压实 指标和检测方法，对道床、基床和路堤的填料、 厚度、压实标准都有相应的规定。
世界各国对土体压实质量执行的标准不同， 因此检测方法也各异。可归纳为两大类: 测试 土的物理指标和测试土的力学指标。
3)对密度Dr
4)地基系数K30
5)动态变形模量Evd
高速铁路隧道结构健康监测与评估技术研究
高速铁路隧道结构健康监测与评估技术研究随着交通运输的发展和人们对便捷高效出行的需求增加，高速铁路的建设已成为现代交通建设的重要组成部分。
而高速铁路隧道作为高速铁路建设中不可或缺的一环，其结构健康监测与评估技术的研究和应用显得尤为重要。
本文将从高速铁路隧道结构健康监测的背景和意义、常见监测方法以及评估技术这三个方面进行探讨。
首先，我们来了解一下高速铁路隧道结构健康监测的背景和意义。
隧道结构是高速铁路系统的重要组成部分，其安全性和可靠性直接关系到列车运行的安全和顺畅。
然而，隧道结构长期受到动力荷载、温度、湿度以及自然灾害等环境因素的影响，可能会导致结构的损坏和疲劳，进而引发意外事故。
因此，通过结构健康监测和评估技术对隧道结构进行实时监测和评估，可以及时发现结构的异常变化和潜在故障，为维修和保养提供科学依据，保障高速铁路系统的安全运行。
其次，我们将介绍一些常见的高速铁路隧道结构健康监测方法。
高速铁路隧道结构的监测方法多种多样，常见的有传感器监测法、无损检测法和遥感监测法。
传感器监测法是通过安装传感器在隧道结构内部或表面，实时监测结构的位移、应力、振动等参数，借助数据采集和传输系统，将监测数据传递到监测中心进行分析和处理。
无损检测法是利用无损检测设备对隧道结构的材料、裂缝、缺陷等进行非接触式检测，能够实时获取结构的质量和健康状态信息。
遥感监测法则是利用遥感技术通过航空或卫星获取高速铁路隧道结构的图像和影像数据，从而对结构的变形、损伤等进行监测和评估。
最后，我们将讨论一些高速铁路隧道结构健康评估技术。
高速铁路隧道结构健康评估技术主要是对监测得到的数据进行分析和处理，并通过评估模型和算法对结构的健康状况进行评估。
常见的评估技术包括振动分析、应力分析和模型识别等。
振动分析通过分析结构的振动特征和频率响应，可以判断结构是否存在异常变化和损伤。
应力分析则主要是对结构的应力和变形进行分析，通过比较实测数据与理论模型的差异，来评估结构的健康状态。
铁路轨道无损检测技术研究
铁路轨道无损检测技术研究铁路作为现代交通运输的重要组成部分，其安全和稳定性至关重要。
然而，长期以来，由于铁路轨道所处环境的特殊性质和运营时间的长久性等原因，轨道的损耗和磨损十分普遍。
对于这种情况，对于铁路轨道的无损检测技术长期以来一直备受关注。
最初，铁路轨道的无损检测技术主要采用人工检测。
人工检测的缺点是只能检查到轨道表面，无法检查内部的裂纹以及其他隐蔽的问题。
此外，由于人工检测人员的技术水平和口感等因素的影响，检测结果的准确性也存在很大的不确定性。
近年来，随着科技的不断发展和进步，铁路轨道的无损检测技术也实现了极大的进展。
其中，无损检测技术的应用已经成为轨道无损检测领域的重点和热点。
目前，针对铁路轨道的无损检测技术主要包括以下部分。
1、超声波检测技术超声波检测技术是应用超声波在材料内部传播和反射时的物理特性，对铁路轨道的内部结构和损伤进行探测的一种非破坏性检测技术。
该技术主要通过声波的传播速度和信号的反射和折射来判断铁路轨道内部的情况，并通过分析超声波的强度来定位裂纹等损耗部位。
超声波检测技术具有成本低，检测速度快以及检测效果良好等优点。
因此，其广泛应用于铁路轨道的无损检测中，并受到了广泛的认可和采用。
2、磁粉探伤技术磁粉探伤技术是一种应用电磁场的特性检测铁路轨道内部损伤的技术。
该技术主要通过在铁路轨道表面喷涂磁粉和在轨道表面导入电流来造成虚假缺陷，从而与实际的缺陷比较。
磁粉探伤技术的优点主要是适用范围广，检测效果准确可靠，特别是对于一些表面凹凸不平和细小裂缝的检测效果更为显著。
因此，其广泛应用于铁路轨道无损检测中。
3、涡流检测技术涡流检测技术是一种利用感应电流异味铁路轨道内部结构及损伤的非破坏性检测技术。
该技术主要应用于铁路轨道的表面磨损，轨道端面的损坏以及裂纹等情况的检测和排查。
涡流检测技术的优点主要体现在它能检测到轨道内部的残余应力和缺陷裂纹等问题，并且其操作简便易学，设备成本也相对较低。
共玉高速公路多年冻土地区路基病害分析与研究
共玉高速公路多年冻土地区路基病害分析与研究共玉高速公路多年冻土地区路基病害分析与研究一、引言共玉高速公路是我国西北地区的一条重要交通干线，连接了甘肃省共和县和宁夏回族自治区玉泉区。
作为典型的多年冻土地区，该地区的冻融循环严重影响了路基的稳定性和安全性。
为了保障该高速公路的正常运行，必须对路基病害进行深入的分析与研究，以制定有效的维护和修复策略。
二、多年冻土地区路基病害类型及成因1. 路面沉陷多年冻土地区的路面沉陷是由地下多年冻土融化所导致的。
在春季融化期间，多年冻土内部的冰水排泄，导致土壤松弛和沉降。
这会导致路面变形和陷落，严重影响了道路的通行和安全。
2. 缺陷发育多年冻土地区的地下水循环受到冻融循环的严重影响，导致地下水位的动态变化。
这使得路基中的土壤水分含量不稳定，容易引发缺陷的发生和扩展。
常见的缺陷包括路基开裂、路肩塌陷等。
3. 路基侧方抬升多年冻土地区的冻融循环会导致土壤体积的变化，从而使路基出现侧方抬升。
这种抬升会导致路面不平整和路基的破坏，严重影响了道路的通行安全。
三、共玉高速公路路基病害案例分析与研究1. 案例一：路面沉陷在共玉高速公路的某路段，出现了严重的路面沉陷问题。
经过调查分析，发现该路段多年冻土的融化量较大，导致土壤松弛和沉陷。
根据实地勘查和试验结果，提出了加固路基的建议，包括增加排水设施和加固基层的措施。
2. 案例二：缺陷发育在共玉高速公路的另一路段，频繁出现了缺陷发育问题。
通过调查和分析，发现该路段地下水位动态变化较大，导致土壤水分含量不稳定。
提出了完善排水系统和加强路基防冻措施的建议，以减少缺陷的发生和扩展。
3. 案例三：路基侧方抬升某路段路基侧方抬升严重影响了道路的通行安全。
在调查研究中，发现该路段土壤体积的变化较大，导致侧方抬升问题。
通过地质勘查和模拟实验，提出了增加土工合成材料和加强路基排水的方案，以减少侧方抬升的发生。
四、共玉高速公路路基病害维护与修复策略在多年冻土地区进行路基病害维护与修复需要综合考虑该地区的气候、地质、水文等因素。
高速铁路工程质量无损检测技术及应用
高速铁路工程质量无损检测技术及应用摘要：近几年，随着我国经济水平的不断提高，科技发展的不断进步，我国对基础建设的力度不断加强，“要想富，先修路”，要想快速富，必须先修高速铁路，高速铁路作为国民经济的主要力量得到了国家的高度重视，不仅仅是高速铁路的建设方面应该得到重视，高速铁路的施工质量检测对于高速铁路的建设也尤为重要。
因此，高速铁路质量检测应用的技术也非常关键，无损检测技术无论是在路基工程检测上，还是在桥梁和隧道工程检测中已经发展得日益成熟，本文浅析无损检测技术以及其在高速铁路工程质量检测中的应用。
关键词：高速铁路、工程质量检测、无损检测技术引言：随着我国经济的不断发展，科技的不断进步，我国铁路事业也迎来了新的发展高度，高速铁路不仅在速度上有很大的优势，在安全系数上也比以往有了很大的提升，所以更多人在出行选择上会把他列为首选，这也就要求我国在积极发展高速铁路的同时不能忽略质量保障。
一、什么是无损检测技术及其优点1.1无损检测技术的含义无损检测技术顾名思义就是对高速铁路没有损坏的检测技术，其主要是通过对上层表面结构件的状态和数据分析，来确定高速铁路整体结构件是否存在问题，在不损坏被检测的高速铁路的前提下，并且通过这种检测方法还可以计算出结构件的使用寿命和受力情况，是现代科技飞速发展，计算机技术应用不断广泛下的优秀产物。
1.2无损检测技术的优点与传统的检测技术相比，首先，无损检测技术不会破坏高速铁路、桥梁、隧道等的结构部件；其次，检测的时候操作简单，也不会影响高速铁路的正常使用，而且无损检测技术操作效率高，检测结果也比传统的检测方法更加精准。
二、高速铁路施工中常用无损检测技术2.1超声检测技术超声检测技术是利用超声波的反射信号来判断材料和结构是否存在问题，如果材料或结构存在缺陷，声探技术反射的信号会有所不同，而且缺陷的严重性不同所反射的信号也都不同。
在高速铁路施工过程最典型的应用是超声回弹综合法，可以检测各种结构混凝土的均匀性、强度和缺陷，以便及时修补变形和裂缝，保证高速铁路施工的正常进行，从而保证其正常使用。
高速铁路无砟轨道结构病害类型及快速维修方法
２ 维 修原 则 与材料 选择
２ ． １ 维修原则
顺 ，动车组列 车高速通过时 ，车体摇晃 ，影 响舒适性 ；
（ ３）轨 道板 四角 吊空 ，动 车组 列车 通过 时轨 道板
（ １ ）快速 维修 。 目前 ，我 国高速铁 路昼 间行 车密
一
式无砟轨道 ，出现 的结构病 害大体相 同。板式无砟 轨道
主要 由混凝 土底座 、水泥乳 化沥青砂浆 垫层 、预制 混凝
旦 发现 问题维修 较难 ，主要 表现 在２ 个 方 面。其一 ，
无砟轨道是 新生事物 ，铁 路维修养 护人员对其结构 和病 土轨道板 、板间连接构件 、钢轨 及扣件 等构成 。
结合我国高速铁路运营安全要求及天窗时间并通过对京津城际铁路石太客运专线沪宁城际铁路调研将常见无砟轨道结构病害无砟性轨强道具有稳定性高刚度均匀性好结构耐久进行分类研发了维修材料和快速维修方法并在多条维修工作量少和技术相对成熟等特点各高速铁路无砟轨道结构中使用效果良好
高 速 铁 路 无 砟 轨 道 结 构
浆层 与轨 道板 结构 离缝 、砂 浆层 缺损 、预埋 套 管 伤损 、 混凝土 伤损 快速 维修 方 法和 施 工 步骤 ，在 高速 铁路 无砟 轨 道 结构 中使 用效果 良好 。
害还 不 了解 ，难 以确定选用何种材 料进行维修 。其二 ， 高速铁路夜 间天窗时间一般只有２ １ ０ ｍｉ ｎ ，除去上线 、下 线及 准备时间 ，有效维修 时间仅 为２ ｈ ，大部分维修材料 无法 在该时 间段达 到要求强 度。结 合我 国高速铁路运营
损需 能 进 行再 次 维修 ，要求 维 修材 料 具有 “ 可维 修 ”
高速铁路桥梁结构健康监测与评估研究
高速铁路桥梁结构健康监测与评估研究随着高速铁路的快速发展，大量的铁路桥梁被广泛应用于交通建设领域。
这些桥梁作为高速铁路网络的重要组成部分，承担着承载列车荷载和保证行车安全的重要角色。
然而，由于长期受到列车荷载及外界环境影响，桥梁结构可能存在各种隐患和损伤，这对铁路交通的运行安全和效率提出了巨大的挑战。
因此，高速铁路桥梁结构健康监测与评估研究成为当前工程领域的一个热点，以保障高速铁路系统的正常运行和乘客的出行安全。
高速铁路桥梁结构健康监测与评估的目的在于及早发现和准确评估桥梁结构的损伤和疲劳情况。
通过采用先进的监测技术和方法，可以全面监控桥梁的结构状态，及时发现存在的问题，并进行相应的修复和加固。
这不仅有助于提高桥梁的安全性和可靠性，延长其使用寿命，还能降低维护成本和保障列车的正常运行。
高速铁路桥梁结构健康监测的技术包括传统的结构监测技术和新兴的无损检测技术。
传统的结构监测技术主要包括载荷试验、应变测量、振动与加速度测量等，通过监测桥梁的应力应变、振动响应等参数，评估桥梁的结构安全状况。
而新兴的无损检测技术，如红外热像法、激光测距法、超声波检测法等，可以对桥梁进行非接触性的、全面的检测和评估，准确分析桥梁的结构状况和问题。
在高速铁路桥梁结构健康监测和评估中，数据采集与处理是关键环节。
通过对桥梁结构进行长期的、连续的数据采集和分析，可以了解桥梁结构的变化和演化规律，预测潜在的结构问题。
同时，结合专业的结构分析软件和模型，可以对采集的数据进行处理和解读，定量评估桥梁的健康状况，提供有效的决策依据。
除了数据采集与处理，高速铁路桥梁结构健康监测与评估还需要建立可靠的评估方法和标准。
针对不同类型和结构形式的桥梁，需要制定相应的评估指标和评价体系，明确可接受的损伤和疲劳程度，并借鉴国内外的相关经验，结合实际情况进行修订和完善。
这样可以实现桥梁结构健康等级的准确划分，从而指导维护和修复工作的进行。
高速铁路桥梁结构健康监测与评估研究，旨在提供科学的监测和评估手段，为高速铁路系统的正常运行提供可靠的支持。
高铁列车的结构健康监测与损伤识别研究
高铁列车的结构健康监测与损伤识别研究摘要：高铁列车作为现代交通工具的重要组成部分，其结构的健康状态直接关系到列车运行的安全性和可靠性。
本文主要针对高铁列车的结构健康监测与损伤识别进行研究，通过对高铁列车结构的分析和实验，提出了一种有效的监测与识别方法，旨在提高高铁列车的安全性和运行效率。
关键词：高铁列车；结构健康监测；损伤识别；安全性；可靠性一、引言近年来，随着高铁列车的快速发展，其在现代交通运输领域发挥着越来越重要的作用。
高铁列车的发展不仅提高了运输效率，还极大地改善了出行体验。
然而，随着高铁列车速度的不断提高和运行里程的增加，列车的结构健康监测与损伤识别变得尤为重要。
二、高铁列车结构健康监测的重要性1. 高铁列车结构健康监测的定义和意义结构健康监测是指通过对结构进行实时监测和评估，以确保其在运行过程中的安全性和可靠性。
对于高铁列车来说，结构健康监测可以提前发现结构的潜在问题，防止事故的发生，保障列车的安全运行。
2. 高铁列车结构健康监测的难点与挑战高铁列车的结构复杂多样，受到多种外界因素的影响，如载荷、温度、湿度等，因此结构健康监测面临着诸多挑战。
如何准确、快速地监测列车结构的健康状态，成为当前研究的重点。
三、高铁列车结构损伤识别的方法与技术1. 结构损伤识别的定义和原理结构损伤识别是指通过对结构损伤特征的分析和识别，判断结构是否存在损伤，并确定损伤的位置、大小和严重程度。
对于高铁列车来说，及时准确地识别结构损伤，可以避免潜在的安全隐患。
2. 结构损伤识别的常用方法目前，结构损伤识别的方法主要包括模型法、实验法和数据驱动法。
模型法通过建立数学模型对结构进行分析，实验法通过实际试验获取结构的响应数据，数据驱动法则是通过数学统计和机器学习方法利用大量数据进行结构损伤识别。
四、高铁列车结构健康监测与损伤识别的实验研究1. 研究方案设计为了验证结构健康监测与损伤识别方法的有效性，本研究设计了一系列实验，通过在高铁列车模型上加入不同类型初始损伤，并利用传感器监测结构的响应数据，对结构的健康状态进行监测与识别。
高速铁路桥梁结构健康监测与评估研究
高速铁路桥梁结构健康监测与评估研究摘要：高速铁路桥梁结构的健康监测与评估对于保障列车运行的安全性和可靠性具有重要意义。
本文将对高速铁路桥梁结构健康监测与评估的研究进行探讨，包括监测手段和方法、评估指标和技术、以及相关案例分析。
最后，本文提出了对高速铁路桥梁结构健康监测与评估研究的展望。
1. 引言高速铁路建设在我国发展迅猛，其中的桥梁结构是确保铁路线路安全稳定运行的重要组成部分。
由于高速列车的运行速度较快，对桥梁结构的安全性和可靠性提出了更高的要求。
因此，进行高速铁路桥梁结构的健康监测与评估研究意义重大。
2. 高速铁路桥梁结构健康监测的手段和方法为了确保高速铁路桥梁结构的安全性和可靠性，需要进行定期的健康监测。
目前，常用的高速铁路桥梁结构健康监测手段包括传感器、无损检测和影像监测等。
传感器主要用于测量桥梁结构的应力、振动、位移等参数，以评估其健康程度。
无损检测方法通过各种无损检测技术，如超声波、磁粉检测等，对桥梁结构进行缺陷检测和评价。
影像监测方法利用摄像头、红外热像仪等设备对桥梁结构进行实时监测和记录。
3. 高速铁路桥梁结构健康评估的指标和技术高速铁路桥梁结构健康评估需要依据一定的指标和技术进行。
常用的指标包括应力、挠度、位移、频率响应等。
应力指标可以通过传感器测量获得，用于评估桥梁结构的承载能力。
挠度指标可以反映桥梁结构的变形情况，通过传感器监测和分析可以评估桥梁的稳定性。
位移指标可以用于检测桥梁结构的位移变化，以评估其健康状态。
频率响应指标可以通过振动测试和分析获得，用于评估桥梁结构的动力特性。
高速铁路桥梁结构健康评估的技术主要包括有限元分析、模态分析、模型辨识等。
有限元分析可以通过数学建模和计算机模拟，对桥梁结构进行应力、挠度等参数的分析和评估。
模态分析是通过振动测试和频率分析，确定桥梁结构的固有频率和模态形态，以评估其健康状态。
模型辨识是通过对实测数据进行处理和分析，确定桥梁结构的动态特性和健康状态。
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第36卷第11期振动与冲击 JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCKVol.36 No. 11 2017
高速铁路线下结构典型病害分析及快速无损检测方法研究钟鹏飞，车爱兰，冯少孔，张腾瑜(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海200240)
摘要：随着我国高速铁路运营时间的增长和运营里程的加大，高铁线下结构出现了贯穿裂缝、层间离隙、脱空汲
水等病害现象。其中CA砂浆层由于施工工艺、高速荷载及负压等影响出现了较普遍的层间离隙现象，局部还存在离缝 及破损等病害，此类病害有可能引起列车振动的增大、噪音以及高速行驶时的安全隐患。针对高铁线下结构CA砂浆层 病害的特点，基于弹性波在多层介质中的传播特性，结合现场可操作性以及检测速度的要求，提出了一种基于弹性波的检 波器阵列式组合的快速检测方法。通过三维有限元数值模拟以及现场测试，对该方法的关键技术问题，包括评价标准、检 测精度以及检测效率进行了研究。结果表明该方法可有效检测CA砂浆层层间离隙的空间分布，具有数据采集方便、检 测速度快、检测精度高等优点。关键词：高速铁路；CA砂浆层；层间离隙；弹性波；快速检测方法中图分类号：TH212; TH213.3 文献标志码：A D01：10. 13465/j. cnki. jvs. 2017.11.024
Typical defects' analysis and nondestructive detection method for undertrack structures of high speed railwaysZHONG Pengfei, CHE Allan, FENG Shaokong, ZHANG Tengyu
(School of Naval Architectural, Ocean and Civil Engineering； Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China)Abstract； Along with the fast growth of operation time and mileage of China^ s high-speed railways, many diseases
and defects, such as, through cracks, segregations among layers, voids and so on appear in its underline structures. Due to effects of construction technology, high speed loading and negative pressure, segregations generally appear among CA mortar layers and there are serious cracks and damages locally. These diseases and defects may lead to overlarge vibration and safety problems of running carriages. Aiming at the defects， characteristics of CA mortar layers in undertrack
structures, a rapid detection method was proposed based on a detector array group for elastic wave propagation in multilayer medium. Using the three-dimensional finite element simulation and field tests, this method，s key technical problems including evaluation standard, detection accuracy and efficiency were studied. The results showed that this method can be used to detect effectively the spatial distribution of segregations among CA mortar layers with advantages of convenient data acquisition, faster detecting speed and a higher accuracy.Key words： high speed railway; CA mortar； segregations; elastic wave; fast detection method
高速铁路（高铁）的速度快、运力强和安全准时等 优点使其成为我国大力发展的公共交通方式之一。至 2015年年底，中国将会建成42条高铁客运专线，总里 程将超过20 000 km[1]。然而近年来，受到施工工艺、 施工经验、雨雪的侵蚀、环境温度变化以及随着高铁速 度的提高、货运量的加大，高铁线下结构出现了越来越 多的病害问题，包括线下结构层离隙、贯穿裂缝以及
基金项目：国家自然科学基金（11372180);中国铁路总公司科技研究开 发计划重大课题（2013G004-A-1)收稿日期：2015 -11 -25修改稿收到日期:2016 -03 -28 第一作者钟鹏飞男，硕士生,1988年1月生 通信作者车爱兰女，博士，教授,1969年12月生
CA砂浆层脱空等病害[2]。高铁轨道及线下结构的稳
定性和平顺性是保证高铁快速和安全运营的前提条 件，线下工程质量的好坏、病害发生与否将直接关系到 列车的正常运营和乘客的人身安全[M]。因此，开展高 铁线下结构病害检测、识别具有十分重要的意义。高铁无昨轨道线下结构由轨道板、CA砂浆层、支 承层和基床构成。其中的CA砂浆层位于轨道板和支 承层之间，是板式轨道的关键弹性调整层，承受由钢轨 与轨道板向下传递的载荷和振动，并起到缓冲高速列 车动荷载达到减振的效果[5]。它的性能的好坏对轨道 结构的安全性和耐久性有着极其重要的影响。目前针 对CA砂浆层病害主要的检测方式有动检车检测[6]、车第11期钟鹏飞等：高速铁路线下结构典型病害分析及快速无损检测方法研究155载雷达检测[7]以及钎探、量尺等传统手段。动检车检 测是通过动检车辆振动响应的放大评价路段的状态， 只能定性的判断轨道板的振动大小，很难判断病害分 布、病害的类型等。车载雷达是将雷达天线安装在轨 检车上，在列车以一定的时速运行过程中发射并接收 高频脉冲电磁波信号，以追踪和诊断轨道线下结构分 界面、异常体或病害界限。由于电磁信号受金属的干 扰很大，高铁结构存在钢轨以及扣件等金属结构，轨道 板存在密集的钢筋网，雷达检测精度收到很大的影 响[8]。传统的钎探、量尺方法，虽然直观、简单，但效率 低，探测范围有限，很难掌握整段线路的真实状况[9]。本文针对高铁线下结构以及CA砂浆层间离隙病
害的特点，着眼于弹性波场的传播特性，开展了弹性波 在层状介质中，特别是局部存在离隙缺陷的介质中的 传播特性研究。针对基于弹性波的无损检测方法的关 键技术问题，通过三维有限元数值模拟及实际运营段 现场检测试验，开展了数据采集方式、数据处理方法以 及评价标准等问题的研究。提出了一种检波器阵列式 组合的快速检测方法。结合数值模拟结果及实际现场 测试及评价结果，验证该方法的有效性及可行性。
1 CA砂浆层病害调查及分析高铁无砟轨道类型，主要有CRTS I型、CRTS II型 和CRTS m型。三种类型均采用了 CA砂浆层作为轨 道结构弹性调整层。CA砂浆层主要由水泥、乳化沥 青、胶凝材料、细骨料（砂）、水和多种外加剂等拌和而 成的水泥沥青材料。作为无砟轨道的关键结构性材 料，CA砂浆填充在轨道板和支撑层之间的厚度约为50 mm。其主要作用是支撑轨道板、缓冲列车高速运行时
对下部结构产生的动荷载、减少振动。因此要求CA砂 浆必须具有足够的强度、良好的弹性以及优异的稳定 性耐久性，其性能的好坏直接影响着无砟轨道结构的 安全性、经济性、使用的舒适性等[1()]。通过对多条运营中高铁线路的CRTSI、CRTSII型 无砟轨道进行现场调查，目前CA砂浆层主要存在以下 几种病害:砂浆充填层与轨道板、底座板或支撑层的层 间界面出现层间离隙现象（图1 ( a));砂浆充填层部分 碎裂、挤出;砂浆充填层出现垂直于混凝土底座板或支 撑层的竖向裂缝和剥落（图1 (b));以及砂浆充填层表 面被水冲蚀，出现翻浆现象（图1 (c))。
(a)层间离隙 （b)纵向开裂通过对CA砂浆层的施工工艺以及运营环境等进 行分析，可以认为无砟轨道中CA砂浆层病害的产生，主要有以下两部分原因。其一为施工过程中出现的缺 陷问题。如图2所示，CA砂浆在拌制以及养护过程 中，会出现大小不一的气泡，形成一定的不密实空间，在高速运营条件下，由于冲击荷载及负压等共同作用 下，不密实空间有可能会逐渐扩大，最终发展为层间离 隙或脱空病害。其二为在高速列车荷载的长期作用 下，砂浆性能出现一定程度的退化、强度降低，导致砂 浆层与轨道板、支撑板间产生裂缝、砂浆流出、断裂、掉 块等脱空现象，在降雨及高速列车负压环境下，引发砂 浆层汲水。
图1 CA砂浆层病害类型Fig. 1 Defects in CA mortar layer
图2 CA砂浆层典型病害成因分析 Fig. 2 Causes of typical defects in CA mortar layer
2 CA砂浆层离隙病害模型中的弹性波场2.1弹性波场传播理论基础
当用冲击锤击打介质表面时，作用点将会产生瞬