СПОСОБ МНОГОПАРАМЕТРОВОГО КОНТРОЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (ТРАНСПОРТНЫХ ТУННЕЛЕЙ, ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ) Российский патент 2012 года по МПК G01N25/00 

Изобретение относится к области измерительной техники, инженерно-техническому аудиту и строительству и может быть использовано для диагностики качества и экспертной оценки технического состояния строительных сооружений.

Известен способ проведения обследований строительных сооружений и оценки технического состояния строительных сооружений путем натурных обследований (Гиндоян А.Г. Пособие по обследованию строительных конструкций зданий. АО "ЦНИИПромзданий", М., 1997, с.7-11).

В зависимости от поставленных задач натурные обследования зданий охватывают следующие этапы:

А. Предварительное обследование;

Б. Детальное инструментальное обследование;

В. Определение физико-технических характеристик материалов обследуемых конструкций в лабораторных условиях;

Г. Обобщение результатов обследований.

Детальное инструментальное обследование включает комплекс работ, связанных с выявлением:

а) факторов, формирующих производственную среду (микроклимат) помещений и их количественные показатели, и сравнение полученных результатов с нормативными требованиями;

б) технического состояния несущих и ограждающих конструкций, включая теплотехнические и прочностные показатели; пригодности их к дальнейшей эксплуатации и их соответствия современным нормативным требованиям.

Характер и объем натурных обследований определяются конкретными задачами, поставленными заказчиком работы перед исполнителями.

Однако данный способ сложен и трудоемок, результаты, полученные по данному способу, не являются достоверными.

Известен также способ оценки технического состояния металлических конструкций строительных сооружений (патент N RU N 2086741), включающий:

- анализ проектной и нормативной документации на металлические конструкции,

- определение параметров сечений для инструментального обследования, установление критериев пригодности и их допустимые величины,

- проведение замеров и другого инструментального обследования,

- сравнение полученных значений с допустимыми величинами

- и установка пригодности конструкции для дальнейшей безопасной эксплуатации.

В данном способе также не обеспечивается достаточная точность и достоверность результатов диагностики и оценки технического состояния строительных сооружений.

Наиболее близким техническим решением является способ диагностики и оценки технического состояния на основе построения многопараметрических цифровых моделей строительных конструкций, анализа и моделирования их состояния (варианты) - патент №2177144, принятый в качестве прототипа.

Он включает два варианта способа.

по первому варианту осуществляются следующие действия:

- предварительно проводят анализ проектной и нормативной документации строительной конструкции,

- устанавливают критерии пригодности и их допустимые величины,

- создают геодезическое обоснование конструкции относительно, по крайней мере, двух базовых точек с одновременным уравниванием погрешностей,

- выбирают сеть связанных базовых точек внутри конструкции,

- выверяют точность определения их координат относительно геодезического обоснования,

- затем создают координатно-пространственное обоснование строительной конструкции,

- после этого определяют горизонтальные и вертикальные углы и расстояния до каждой заданной точки отдельных конструктивных элементов конструкции и точек, определяющих контур и особенности геометрии составляющих частей конструкции,

- определяют линейные размеры конструктивных элементов и расстояния между точками контуров этих конструктивных элементов относительно координатно-пространственного обоснования с одновременным кодированием описания конструкции и идентификацией конструктивных элементов конструкции,

- вычисляют пространственные координаты точек конструктивных элементов конструкции и точек, определяющих контур и особенности геометрии составляющих его частей,

- проводят детальное инструментальное обследование элементов строительной конструкции,

определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов строительной конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания,

- определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов строительной конструкции,

- на основании этих данных проводят построение пространственных многопараметрических цифровых моделей конструкции и схем его нагружения,

- после этого расчетным путем определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сооружения в целом и сравнивают их с допустимыми величинами,

- и на основе этого сравнения устанавливают пригодность элементов строительной конструкции и сооружения в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации, недостаточность несущей способности или необходимые виды ремонта.

По второму варианту осуществляются следующие действия:

- предварительно проводят анализ проектной и нормативной документации строительной конструкции (конструкций),

- устанавливают критерии пригодности и их допустимые величины,

- создают геодезическое обоснование конструкции относительно, по крайней мере, двух базовых точек с одновременным уравниванием погрешностей,

- выбирают сеть связанных базовых точек внутри конструкции, выверяют точность определения их координат относительно геодезического обоснования,

- затем создают координатно-пространственное обоснование строительной конструкции,

- после этого определяют горизонтальные и вертикальные углы и расстояния до каждой заданной точки отдельных конструктивных элементов конструкции и точек, определяющих контур и особенности геометрии составляющих частей,

- определяют линейные размеры конструктивных элементов и расстояния между точками контуров этих конструктивных элементов относительно координатно-пространственного обоснования с одновременным кодированием описания конструкции и идентификацией конструктивных элементов конструкции,

- вычисляют пространственные координаты точек конструктивных элементов конструкции и точек, определяющих контур и особенности геометрии составляющих его частей,

- проводят детальное инструментальное обследование элементов строительной конструкции, определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов строительной конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания,

- определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов строительной конструкции,

- на основании этих данных проводят построение пространственных многопараметрических цифровых моделей конструкции и схем его нагружения,

- после этого расчетным путем определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции

- и сравнивают их с допустимыми величинами,

- моделируют состояние строительной конструкции путем варьирования значений параметров и характеристик материалов элементов строительной конструкции и параметров состояния и характеристик грунтового основания,

- вносят поправки в указанные значения параметров из предполагаемых восстановительных и ремонтных работ,

- на основании этих данных вводят поправки в многопараметрические цифровые модели строительной конструкции в соответствии с принятым кодированным описанием элементов строительной конструкции,

- после чего проводят анализ состояния и поведения строительной конструкции на основе сравнения результатов расчета при фактических и моделируемых значениях параметров и характеристик,

- и на основе этого сравнения устанавливают пригодность элементов строительной конструкции для дальнейшей безопасной эксплуатации, необходимые виды ремонта, возможные дальнейшие повреждения и недостаточность несущей способности.

Допускается при проведении моделирования состояния строительной конструкции значения параметров и характеристик его состояния принимать в виде функциональных зависимостей.

При проведении обмерных работ производится построение пространственной цифровой модели конструкции, что позволяет получать более точные чертежи конструкции без использования известного метода диагоналей и автоматически получать геометрические параметры конструкций, выявлять их геометрические особенности и отклонения от заданной формы или, например, имеющейся технической документации и соответствующих технических условий; позволяет получать с заданной точностью толщины стен, перегородок, перекрытий, конструктивных элементов неразрушающим методом; предоставляется возможным получать срезы обмеряемой конструкции под любым углом и их построение в качестве чертежной документации, вычислять линейные расстояния между его элементами, не имеющими между собой прямой видимости, и определять площади поверхностей конструкции и его объемов как в целом, так и отдельных его частей. Кодированное описание элементов конструкции и хранение данных натурных обмеров в виде цифровой пространственной модели позволяет автоматизировать процессы измерений и построений.

Данный способ сложен и трудоемок из-за необходимости построения цифровой модели объекта, он не обеспечивает достаточную достоверность результатов прогнозирования состояния объекта, поскольку оно осуществляется только на основе моделирования.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение достоверности результатов прогнозирования состояния объекта на основе обработки результатов многократных измерений, снижение трудоемкости контроля из-за не использования цифровой модели объекта (здания, туннеля, моста и др.).

Данный технический результат достигается тем, что в способе многопараметрового контроля строительных конструкций

проводят анализ проектной и нормативной документации строительной конструкции,

устанавливают критерии пригодности и их допустимые величины,

проводят инструментальное обследование элементов строительной конструкции,

определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов строительной конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания,

определяют фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания на глубину не менее 30 м для оценки надежности грунта,

операции измерения геологической подосновы осуществляют с пространственным шагом Δа по поверхности, определяемым необходимой достоверностью получаемых результатов,

определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов строительной конструкции; осуществляют классификацию выявленных дефектов, повреждений и отклонений от проектной и нормативной документации по критериям: проектные, строительные и эксплуатационные;

определяют размеры минимального дефекта (аномалии) контролируемой конструкции (Δx_дmin, Δy_дmin, Δz_дmin), оказывающего влияние на качество и надежность строительной конструкции;

осуществляют построение многопараметровой пространственной дефектной ведомости с оценкой степени влияния текущего состояния элементов, дефектов, повреждений и грунтового основания на эксплуатационную надежность и качество конструкции;

затем на основе обработки данных многопараметровой пространственной дефектной ведомости определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сооружения в целом и сравнивают их с допустимыми величинами;

на основании полученных результатов определяют область L (x, y, z) конструкции, в которой имеются дефекты (аномалии) контролируемых параметров путем сравнения размеров дефектов (аномалий) с минимальными размерами, оказывающими влияние на безопасность и надежность строительной конструкции;

на основании анализа формы области L (x, y, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров, с учетом степени влияния i параметра контроля качества i=1, 2,…N на безопасность и надежность строительной конструкции осуществляют классификацию состояния сооружения в целом на нормальное, удовлетворительное, неудовлетворительное и предаварийное;

осуществляют повторение операций многопараметрового контроля M раз через промежутки времени τ, определяемые статистическими моделями изменения свойств строительной конструкции, и оценивают динамику изменения эксплуатационной надежности и качества элементов и конструкции в целом (износа, старения, разрушения);

оптимальный интервал последовательного измерения (τ) определяют исходя из заданной вероятности пропуска информационного сигнала и временной разрешающей способность измерительных датчиков;

количество повторений операций М многопараметрового контроля определяют из условий получения значимых результатов с заданной погрешностью (δ);

после этого расчетным путем на основе обработки данных М многопараметровых пространственных дефектных ведомостей, полученных через промежутки времени т, определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сооружения в целом и сравнивают их с допустимыми величинами;

на основании полученных результатов определяют область Lм (x, y, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров (отклонения от проектной и нормативной документации, дефекты, повреждения, аномалии характеристик грунтов и т.п.) путем сравнения размеров аномалий (дефектов) с минимальными размерами, оказывающими существенное влияние на безопасность и надежность строительной конструкции;

на основании анализа формы области Lм (x, y, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров, с учетом степени влияния i параметра контроля качества i=1, 2,…N на качество и надежность строительной конструкции осуществляют классификацию состояния сооружения в целом на нормальное, удовлетворительное, неудовлетворительное и предаварийное;

на основании этого сравнения устанавливают пригодность элементов строительной конструкции и сооружения в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации, необходимые виды ремонта, возможные дальнейшие повреждения и недостаточность несущей способности.

Технический результат усиливается за счет того, что необходимую достоверность получаемых результатов определяют исходя из условий минимизации вероятности пропуска аномалий Δx_дmin, Δy_дmin. При установлении критериев пригодности элементов строительного конструкции и сооружения в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации и их допустимых величин используют метод теории распознавания образов.

Изобретение иллюстрируется приложенными чертежами, где на фиг.1 показана система комплексного многопараметрового неразрушающего контроля и диагностики, на фиг.2 представлены результаты исследования качества туннеля в соответствии с предлагаемыми способами.

Предварительно проводят анализ проектной и нормативной документации строительной конструкции, устанавливают критерии пригодности и их допустимые величины.

Проводят детальное инструментальное обследование элементов строительной конструкции, определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов строительной конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания.

Определяют фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания на глубину не менее 30 м для оценки надежности грунта, операции измерения характеристик грунта (геологической подосновы) осуществляют с пространственным шагом (шагом - Δа) по поверхности, определяемым необходимой достоверностью получаемых результатов (из условий минимизации вероятности пропуска аномалий Δx_дmin, Δy_дmin):

Определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов строительной конструкции, осуществляют классификацию выявленных дефектов, повреждений и отклонений от проектной и нормативной документации по критериям: проектные, строительные и эксплуатационные.

Размеры минимального дефекта (аномалии) контролируемой конструкции (Δx_дmin, Δy_дmin, Δz_дmin), оказывающего влияние на качество и надежность строительной конструкции, определяют, решая систему уравнений:

,

где δ - вероятность того, что (Δx_дi, Δy_дi, Δz_дi)≥(Δx_дmin, Δy_дmin, Δz_дmin);

p(ΔX_i), p(ΔY_i), p(ΔZ_i) - функции распределения величин дефектов Δx_дi, Δy_дi, Δz_дi

Осуществляют построение многопараметровой пространственной (3-мерной) дефектной ведомости с оценкой степени влияния текущего состояния элементов, дефектов, повреждений и грунтового основания на эксплуатационную надежность и качество конструкции.

После этого расчетным путем на основе обработки данных многопараметровой пространственной дефектной ведомости определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сооружения в целом и сравнивают их с допустимыми величинами.

На основании полученных результатов определяют область L(x,y,z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров (отклонения от проектной и нормативной документации, дефекты, повреждения, аномалии характеристик грунтов и т.п.):

,

где L (x, y, z) - область в пространстве (x, y, z);

ΔV_i - размер аномалии (дефекта) i параметра контроля качества;

ΔV_imin - минимальный размер аномалии (дефекта) i параметра контроля качества, оказывающей существенное влияние на безопасность и надежность строительной конструкции;

i - номер параметра контроля качества;

N - количество параметров контроля качества.

На основании анализа формы области L (x, y, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров, с учетом степени влияния i параметра контроля качества i=1, 2,…N на качество и надежность строительной конструкции осуществляют классификацию состояния сооружения в целом:

,

где классы:

Q1 - нормальное;

Q2 - удовлетворительное;

Q3 - неудовлетворительное;

Q4 - предаварийное.

Осуществляют повторение операций многопараметрового контроля М раз через промежутки времени τ, определяемые статистическими моделями изменения свойств строительной конструкции, и оценивают динамику изменения эксплуатационной надежности и качества элементов и конструкции в целом (износа, старения, разрушения). В случае, когда значения параметров контролируются через интервал времени τ, появляется опасность пропустить (не обнаружить) дефект.

Оптимальный интервал последовательного измерения (τ) определяют путем решения уравнения:

,

где τ - временной интервал измерения,

η=τ'+T,

τ' - случайная величина, равномерно распределенная на интервале [-τ/2, τ/2],

f(T) - плотности распределения длительности Т дефекта во времени,

P - вероятность того, что дефект не будет обнаружен,

T₀ - временная разрешающая способность измерительных датчиков.

Количество повторений операций М многопараметрового контроля определяют из условий получения значимых результатов с заданной погрешностью (δ), например,

,

где σ₀(V) - среднеквадратичное отклонение (погрешность измерения) параметра V при однократном измерении;

δV - заданная погрешность измерения параметра V.

После этого расчетным путем на основе обработки данных М многопараметровых пространственных дефектных ведомостей, полученных через промежутки времени τ, определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сооружения в целом и сравнивают их с допустимыми величинами;

На основании полученных результатов определяют область Lм (x, y, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров (отклонения от проектной и нормативной документации, дефекты, повреждения, аномалии характеристик грунтов и т.п.) по результатам повторения М операций контроля:

где Lм (x, y, z) - область в пространстве (x, y, z);

ΔV_i - размер аномалии (дефекта) i параметра контроля качества;

ΔV_imin - минимальный размер аномалии (дефекта) i параметра контроля качества, оказывающей влияние на безопасность и надежность строительной конструкции;

i - номер параметра контроля качества;

N - количество параметров контроля качества.

На основании анализа формы области Lм (x, y, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров, с учетом степени влияния i параметра контроля качества i=1, 2,…N на качество и надежность строительной конструкции осуществляют классификацию состояния сооружения в целом:

,

где классы:

Q1 -нормальное;

Q2 - удовлетворительное;

Q3 - неудовлетворительное;

Q4 - предаварийное.

На основании этого сравнения устанавливают пригодность элементов строительной конструкции и сооружения в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации, необходимые виды ремонта, возможные дальнейшие повреждения и недостаточность несущей способности.

При установлении критериев пригодности элементов строительной конструкции и сооружения в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации, их допустимых величин и установления пригодности могут использоваться методы теории распознавания образов.

Способ осуществляют следующим образом.

Сначала изучается и анализируется проектная и исполнительная документация обследуемого строительного объекта с целью определения его конструктивных особенностей и определения соответствия имеющейся нормативной базе.

Затем проводится визуально-аналитическое обследование строительного объекта с целью определения общего технического и физического состояния сооружения, определения фактических условий его эксплуатации, дополнительных внешних воздействий и нагрузок, возникших в результате отклонения от проекта или естественного старения и износа конструктивных элементов. В результате таких работ определяются: наличие и характеристики трещин, отколов и разрушений, состояние защитных покрытий, нарушения сцепления арматуры с бетоном, наличие разрыва арматуры, состояние анкеровки арматуры и т.д., т.е. дефекты, характерные для бетонных и железобетонных конструкций; состояние швов (качество, ширину, глубину) и наличие трещин (степень развития, наличие дополнительных деформаций), отклонение или выпучивание стен и т.п. для каменных и армокаменных конструкций; разрывы, потеря устойчивости, трещины, расшатывание соединений, вмятины, прогибы, деформации, истирания, коробления, искривления, изменения геометрических размеров и сечений, состояние антикоррозионного покрытия, состояние сварных, болтовых, заклепочных соединений, степени и характера коррозии элементов и соединений, отклонения элементов от проектного положения и т.д. для стальных конструкций; прогибы, деформации, прочностные показатели, влажностное состояние, биоповреждения (грибками, жуками), коррозия древесины и т.п. для деревянных конструкций.

Полученные таким образом характеристики фактического состояния (вышеперечисленные дефекты, отклонения от проекта, возникшие как в результате строительства, так и в результате естественного старения и эксплуатации) объекта обрабатываются и вносятся в базу данных объекта. Производится также отбор образцов для физико-механических и физико-химических испытаний.

Особое внимание уделяется изучению состояния фундаментов и оснований на наличие вышеперечисленных дефектов. Производится отрывка шурфов для вскрытия фундаментов, обследование технического состояния конструкций фундаментов, гидроизоляции, определение дефектов и повреждений, определение и уточнение нагрузок и воздействий, инструментальное определение прочностных характеристик материала конструкций фундамента, отбор образцов для физико-механических и физико-химических испытаний. В соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83, СНиП 1.02.07-87, СНиП 2.01.14-83, ГОСТ 5180-84, ГОСТ 12248-78, ГОСТ 20276-85 и соответствующих инструктивно-нормативных документов проводятся обследования грунтов, в том числе с использованием георадара («Лоза»).

Проводятся также исследования химической агрессивности среды, производятся в соответствии с ГОСТ Р.21.15.01-92, СНиП 2.04.05-91, СНиП П-3-79. Степени агрессивного воздействия сред на незащищенные строительные материалы и конструкции определяются и классифицируются согласно СНиП 2.03.11-85 и подразделяются на слабо-, средне- и сильноагрессивные. Степень агрессивного воздействия грунта выше уровня грунтовых вод на неметаллические конструкции устанавливается по СНиП 11-3-79. Проводится также физико-химический и биохимический анализ материалов конструктивных элементов объекта, при этом используются компактные химические лаборатории AQUAMERCK, а также производится отбор проб материалов элементов конструкций и грунтов основания для определения их характеристик и свойств в стационарных лабораториях.

Далее в результате проведения детального инструментального обследования объекта устанавливаются фактические характеристики повреждений, дефектов, определяются дополнительные нагрузки, фактические параметры коррозионного износа, прочности, модулей упругости и коэффициентов Пуассона, плотности, твердости, влажности, пористости, водопроницаемости, теплопроводности, морозостойкости, трещиностойкости, адгезионной прочности материалов известными методами контроля и измерений конструктивных элементов строительного объекта с внесением изменений и поправок в цифровую модель в соответствии с принятым кодированным описанием элементов объекта.

Определяются прочностные характеристики элементов конструкций при помощи неразрушающих методов. Так на основании методов упругого отскока, отрыва со скалыванием и отрыва, скалывания ребра и т.д. (ГОСТ 22690-88, ГОСТ 21243-75) определяются прочностные характеристики тяжелого и легкого бетона, раствора, кирпича (приборы SILVER SCHMIDT типа N, L, DYNA, гидравлический переносной пресс ВМ-2.4); на основании метода ультразвукового сканирования (ГОСТ 17624-87) определяются параметры трещин, наличие и положение неметаллических включений, а также прочностные показатели вышеназванных материалов (приборы БЕТОН-32, TICO Proceq, DMV DL); на основании метода электромагнитного зондирования (ГОСТ 22904-93) определяются толщины защитного слоя, состав и диаметры арматуры, взаимное ее расположение, наличие иных металлических деталей в бетоне или кирпичной кладке (приборы PROFOMETER, PROFOSCOPE, BOCH DMO 10); при помощи электромагнитных методов определяется степень коррозионного износа (CANIN, RESI). Использование эхо-импульсного метода позволяет определять толщины стенок конструкций из различных материалов неразрушающим методом (прибор А 1209). На основании метода ультразвукового сканирования проводится геофизическое исследование состояния конструкций для контроля внутренней структуры строительных объектов с целью обнаружения внутренних пустот и свойств внутренних слоев (А 1040 MIRA, А 1220 МОНОЛИТ). В соответствии с ГОСТ 12730.2-79 определяется относительная влажность строительных материалов (приборы ВИМС-1, GANN). В соответствии с ГОСТ 9012-59, ГОСТ 9013-59 определяется твердость металлических элементов конструкций объекта (приборы К5-Д, ТЭМП 2, EQUOTIP 3). Определяется также проницаемость бетона, определяющая его долговечность (прибор TORRENT). Определяются характеристики дефектов (трещин, сколов и т.д.) бетона, кирпичных кладок (деформометры, мерные рейки). С целью уточнения полученных физико-механических и физико-химических характеристик строительных материалов, а также для тарировки приборов неразрушающего контроля проводятся лабораторные испытания образцов, отобранных из обследуемого объекта согласно методикам, утвержденным ГОСТами (ГОСТ 10060-87, ГОСТ 10180-90, ГОСТ 24452-80, ГОСТ 28570-90, ГОСТ 24332-88, ГОСТ 1497-84, ГОСТ 10145-81, ГОСТ 11701-84, ГОСТ 18835-73, ГОСТ 12004-81, ГОСТ 10243-75, ГОСТ 18661-73).

После проведения детального комплексного инструментального обследования объекта и определения физико-технических характеристик материалов обследуемого объекта в лабораторных условиях производится обобщение результатов и их статистическая обработка.

Результаты обследований, данные обмеров, свойства и характеристики материалов, полученные неразрушающими методами испытаний и в лабораторных условиях, обрабатываются и вносятся в базу данных объекта.

По первому варианту способа далее определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов строительного объекта и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания, определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов строительного объекта. После этого расчетным путем определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительного объекта и объекта в целом и сравнивают их с допустимыми (нормативными) величинами и на основе этого сравнения устанавливают пригодность элементов строительного объекта и объекта в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации, недостаточность несущей способности или необходимые виды ремонта.

По второму варианту способа осуществляют повторение операций многопараметрового контроля М раз через промежутки времени τ, определяемые статистическими моделями изменения свойств строительного объекта, и дополнительно к первому варианту способа оценивают динамику изменения эксплуатационной надежности и качества элементов и конструкции в целом (износа, старения, разрушения).

Разработан опытный образец автоматизированной мобильной системы комплексного неразрушающего контроля и диагностики технического состояния туннелей метрополитена, транспортных тоннелей, зданий и сооружений различными методами (ультразвуковой, тепловой, подпочвенной радиолокации, визуальный), включающей сбор информации и ее обработку по мультизадачной технологии.

Состав системы приведен на фиг.1, где позициями соответственно обозначены: 1 - мобильный носитель программно-аппаратных средств комплексного неразрушающего контроля и диагностики, 2 - Методический комплекс, 3 - Центральный вычислительный многопроцессорный комплекс (оперативный сбор и обработка информации), 4 - Программный комплекс, 5 - Комплекс программно-аппаратных средств теплового контроля, 6 - Комплекс программно-аппаратных средств метода подпочвенной радиолокации (георадарный комплекс), 7 - Комплекс программно-аппаратных средств ультразвукового контроля, 8 - Комплекс программно-аппаратных средств визуального контроля.

Проведены экспериментальные исследования заявляемого способа на примере контроля качеств туннеля метрополитена.

На фиг.2 представлены результаты исследования качества туннеля в соответствии с предлагаемым способом.

Из представленных иллюстративных материалов видно, что ретроспективный контроль в соответствии с предлагаемым способом повышает достоверность результатов контроля туннеля.

Результаты расширенного сравнения эксплуатационных и технических характеристик способов: заявляемого и принятого в качестве аналога (прототипа) приведены в таблице.

Таблица № Параметр Численные значения параметра Способ по предлагаемому изобретению Способ - ближайший аналог (прототип) 1 2 3 4 1 Определение характеристик конструкции Ретроспективный, пространственный с оценкой временных измерений Одномоментный, пространственный 2 Однозначность получаемых результатов контроля Метод обеспечивает единственность решения (результата) Возможна множественность решений 3 Допустимая погрешность входных данных До 15% До 5% 4 Квалификация оператора Средняя Высокая вследствие необходимости построения цифровой модели конструкции 5 Производительность контроля Сокращение затрат времени за счет отсутствия необходимости построения цифровой модели конструкции Построение цифровой модели конструкции требует много времени 6 Трудоемкость контроля 2 чел. (съем информации и расчет) 3 человека: 2 чел. - съем информации, 1 чел. - расчет 7 Достоверность определения показателя
назначения Не менее 0,95 (определяется
погрешностью входных данных и количеством наблюдений по времени) 0,8 (определяется
погрешностью входных данных) 8 Вычислительные мощности и сложность математического аппарата Средние Высокие из-за необходимости построения цифровой модели конструкции

Подтверждено, что предлагаемый способ обеспечивает следующие технические преимущества перед его аналогами и прототипами:

- позволяет проводить анализ причин несоответствия фактического состояния конструкции их нормативным значениям, сократить время ремонта, например, за счет сокращения сроков оперативного контроля качества ремонта, повысить качество ремонта за счет повышения ответственности исполнителя работы;

- значительно повышает (до 95%) достоверность результатов контроля технического состояния строительных конструкций (выявления дефектов и энергоэффективность) за счет обработки ретроспективной информации;

- снижает возможность аварий строительных конструкций за чет своевременного выявления дефектов;

- повышает надежность эксплуатации строительных конструкций за счет прогнозирования развития выявленных аномалий и дефектов;

- обеспечивает прогрессивное развитие бесконтактных способов контроля и автоматизации выявления (диагностики) дефектов в строительных конструкциях.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для диагностики технического состояния строительных сооружений. Согласно способу проводят анализ проектной и нормативной документации строительной конструкции, устанавливают критерии пригодности и их допустимые величины, проводят инструментальное обследование элементов строительной конструкции, определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов строительной конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания. При этом определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов строительной конструкции; осуществляют классификацию выявленных дефектов, на основе обработки данных многопараметровой пространственной дефектной ведомости определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сравнивают их с допустимыми величинами. На основании полученных результатов устанавливают пригодность элементов строительной конструкция в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации, необходимые виды ремонта, возможные дальнейшие повреждения и недостаточность несущей способности. Технический результат, достигаемый от осуществления заявленного изобретения, заключается в повышении достоверности результатов прогнозирования состояния объекта и снижение трудоемкости контроля. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Способ многопараметрового контроля строительных конструкций, согласно которому
проводят анализ проектной и нормативной документации строительной конструкции,
устанавливают критерии пригодности и их допустимые величины,
проводят инструментальное обследование элементов строительной конструкции,
определяют фактические параметры и характеристики материалов элементов строительной конструкции и фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания, отличающийся тем, что
определяют фактические параметры состояния и характеристики грунтового основания на глубину не менее 30 м для оценки надежности грунта,
операции измерения геологической подосновы осуществляют с пространственным шагом Δа по поверхности, определяемым необходимой достоверностью получаемых результатов,
определяют фактические значения параметров повреждений, дефектов и связей отдельных составляющих конструктивных элементов строительной конструкции; осуществляют классификацию выявленных дефектов, повреждений и отклонений от проектной и нормативной документации по критериям: проектные, строительные и эксплуатационные;
определяют размеры минимального дефекта (аномалии) контролируемой конструкции (Δх_дmin, Δy_дmin, z_дmin), оказывающего влияние на качество и надежность строительной конструкции;
осуществляют построение многопараметровой пространственной дефектной ведомости с оценкой степени влияния текущего состояния элементов, дефектов, повреждений и грунтового основания на эксплуатационную надежность и качество конструкции;
затем на основе обработки данных многопараметровой пространственной дефектной ведомости определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сравнивают их с допустимыми величинами;
на основании полученных результатов определяют область L (х, у, z) конструкции, в которой имеются дефекты (аномалии) контролируемых параметров, путем сравнения размеров дефектов (аномалий) с минимальными размерами, оказывающими влияние на безопасность и надежность строительной конструкции;
на основании анализа формы области L (х, у, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров, с учетом степени влияния i параметра контроля качества i=1, 2,...N на безопасность и надежность строительной конструкции осуществляют классификацию состояния конструкции на нормальное, удовлетворительное, неудовлетворительное и предаварийное;
осуществляют повторение операций многопараметрового контроля М раз через промежутки времени τ, определяемые статистическими моделями изменения свойств строительной конструкции, и оценивают динамику изменения эксплуатационной надежности и качества элементов и конструкции в целом (износа, старения, разрушения);
оптимальный интервал последовательного измерения (τ_т) определяют исходя из заданной вероятности пропуска информационного сигнала и временной разрешающей способность измерительных датчиков;
количество повторений операций М многопараметрового контроля определяют из условий получения значимых результатов с заданной погрешностью (δ);
после этого расчетным путем на основе обработки данных М многопараметровых пространственных дефектных ведомостей, полученных через промежутки времени τ, определяют конкретные значения критериев пригодности элементов строительной конструкции и сооружения в целом и сравнивают их с допустимыми величинами;
на основании полученных результатов определяют область Lм (х, у, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров (отклонения от проектной и нормативной документации, дефекты, повреждения, аномалии характеристик грунтов и т.п.) путем сравнения размеров аномалий (дефектов) с минимальными размерами, оказывающими существенное влияние на безопасность и надежность строительной конструкции;
на основании анализа формы области Lм (х, у, z) конструкции, в которой имеются аномалии (дефекты) контролируемых параметров, с учетом степени влияния i параметра контроля качества i=1, 2,…N на качество и надежность строительной конструкции осуществляют классификацию состояния конструкции на нормальное, удовлетворительное, неудовлетворительное и предаварийное;
на основании этого сравнения устанавливают пригодность элементов строительной конструкции и сооружения в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации, необходимые виды ремонта, возможные дальнейшие повреждения и недостаточность несущей способности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что необходимую достоверность получаемых результатов определяют, исходя из условий минимизации вероятности пропуска аномалий Δх_дmin, Δy_дmin.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при установлении критериев пригодности элементов строительной конструкции и сооружения в целом для дальнейшей безопасной эксплуатации и их допустимых величин используют метод теории распознавания образов.