超聲波透射法在基樁檢測中PSD評定的應(yīng)用研究

1、超聲波透射法在基樁檢測中psd評定的應(yīng)用研究超聲波透射法在基樁檢測中psd評定的應(yīng)用研究邢哲,宛新林,宛傳虎,賈偉鳳(安徽建筑工業(yè)學(xué)院土木工程學(xué)院,安徽合肥230601)摘要:文章主要對超聲波透射法的原理及psd判據(jù)法的應(yīng)用進(jìn)行了探討,通過對psd判據(jù)法的深入研究,改進(jìn)了對樁身完整性的判斷準(zhǔn)確度.該文首先概述了超聲波的原理及其測試方法,然后在工程實例中用psd判據(jù)法對基樁完整性進(jìn)行評定.通過工程實例,得出用psd判據(jù)法判斷樁身質(zhì)量的簡便性,準(zhǔn)確性和專業(yè)性.關(guān)鍵詞:超聲波透射法;psd;完整性;樁基檢測中圖分類號:tu473.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:a文章編號:16735781(2011)04052002

2、樁基礎(chǔ)是建筑工程中常用的基礎(chǔ)形式,樁身質(zhì)量直接影響到建筑物的安全.樁基的完整性檢測是樁基質(zhì)量檢i貝0的重要內(nèi)容,樁身完整性檢測方法有鉆芯法,高低應(yīng)變動測法和聲波透射法1.與其他方法比較,聲波透射法有鮮明的特點2:檢測全面,細(xì)致,檢測范圍可以覆蓋全樁長的各個截面,信息量豐富,結(jié)果準(zhǔn)確可靠,且現(xiàn)場操作簡便,迅速,不受樁長,長徑比等的限制.超聲波透射法中最重要的是對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和結(jié)果判定,其檢測需要分析和處理的聲學(xué)參數(shù)是聲速,波幅,主頻3.而如何應(yīng)用這些聲學(xué)參數(shù)進(jìn)行判定是超聲波透射法測樁的關(guān)鍵,其分析判定方法有:聲速判據(jù),psd判據(jù),波幅判據(jù)和主頻判據(jù)4.psd判據(jù)突出對聲時的變化,對缺陷的

3、敏感度在各種判據(jù)法中最為明顯,同時也減小了因聲測管不平行造成的測試誤差對數(shù)據(jù)分析的影響,所以psd判據(jù)法比其他方法具有獨(dú)特優(yōu)勢l5j.psd判據(jù)的物理意義為:聲時一深度曲線相鄰兩點的斜率與相鄰時差值的乘積,根據(jù)psd值在某深度處的突變結(jié)合波幅變化情況,進(jìn)行異常點判定,該判據(jù)對聲時具有指數(shù)放大作用.因此,缺陷區(qū)psd值較聲時反映明顯,而且運(yùn)用psd判據(jù)基本上消除了聲測管不平行或混凝土不均勻等因素所造成的聲時變化對缺陷判斷的影響,本文結(jié)合工程實例闡述psd判據(jù)法的應(yīng)用效果.1超聲波透射法的原理和檢測方法混凝土是由多種材料組成的多相非勻質(zhì)體,對于正常的混凝土聲波在其中的傳播速度是有一定范圍的,當(dāng)傳播

4、路徑遇到混凝土有缺陷時,如斷裂,裂縫,夾泥和密實度差等,聲波繞過缺陷或在傳播速度較慢的介質(zhì)中通過,聲速將發(fā)生衰減,而造成聲時增大,波幅減小,波形畸變.因此,利用超聲波在混凝土中傳播的這些聲學(xué)參數(shù)的變化,來分析判斷混凝土的變化是非常有效的6.在基樁施工前,根據(jù)樁直徑的大小預(yù)埋一定數(shù)量的聲測管,作為換能器的通道.測試時每兩根聲測管為一組,通過水的耦合,超聲脈沖信號從一根聲測管中的換能器發(fā)射出去,在另一根聲測管中的盧測管接收信號,超聲儀測定有關(guān)參數(shù)并采集記錄儲存供分析解釋使用.2psd判據(jù)評定方法對于由聲速,波幅衰減確定的異常區(qū),結(jié)合psi)曲線進(jìn)行綜合分析,采用斜率法作為輔助異常判據(jù),當(dāng)psd值在

5、某測點附近明顯變化時,應(yīng)將其作為a疑缺陷區(qū).首先要得出聲速和波幅的臨界值,才能確定兩者衰減的異常區(qū),然后結(jié)合psd進(jìn)行分析.以下為聲速,波幅臨界值和psd的求解方法【j.(1)聲速臨界值的計算.將同一檢測剖面各測點的聲速值由大到小依次排序,即收稿日期:2o1106ol;修改日期:2ol10614基金項目:安徽建筑:f_41k學(xué)院2olo年度大學(xué)生科技創(chuàng)新基金資助項目(20101o18)作者簡介:邢忻(】987),男,浙江紹興人,安徽建筑工業(yè)學(xué)院碩士生;宛新林(966一),男,安徽巢湖人,博士,安徽建筑工業(yè)學(xué)院教授.520工程與建設(shè)20l1年第25卷第4期(1)其中,為聲速測量值,m/s;為檢測

6、剖面測點數(shù);k為去掉的小數(shù)值數(shù)據(jù)個數(shù).對去掉中最小數(shù)值后的其余數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計計算,即=as(2)vm一(3)總一z(4)其中,為異常判斷值,m/s;為(一志)個數(shù)據(jù)的平均值,m/s,a為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表中與(一是)相對應(yīng)的系數(shù);為(一尼)個數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差,m/s.將參加統(tǒng)計數(shù)組的最小數(shù)據(jù)與異常判斷值進(jìn)行比較,當(dāng)一時,則去掉最小數(shù)據(jù),重復(fù)(2)(4)式的計算,直到(5)式成立.>vo(5)此時,為聲速的異常判斷臨界值.聲速異常時的臨界值判據(jù)為<v(6)當(dāng)(6)式成立時,聲速可判定為異常.(2)波幅異常時的臨界值判據(jù)計算公式為a一告a(7)1a<a一6(8)其中

7、,a為波幅平均值,db.當(dāng)(8)式成立時,波幅可判定為異常.(3)當(dāng)采用斜率法的psd值作為輔助異常點判據(jù)時,psd值的計算公式為psdkgzxt(9)k一ta-tcl(10)attd一&i-1(11)其中,為第i測點聲時,p-s;g一為第一1測點聲時,fs為第i測點深度,m;z一為第一1測點深度,m.3應(yīng)用實例本次共試驗2根工程樁,樁型為人工挖孔樁,混凝土強(qiáng)度等級,樁長和樁徑均相等,其混凝土強(qiáng)度等級為c25,樁長為5in,樁徑為690mm.在現(xiàn)場采用rs-st01c型聲波檢測儀和ch一1型聲波跨孔換能器進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與記錄.2根樁的聲速,波幅和psd曲線,如圖1所示.p/

8、db1/dh(a)1#聲速,聲幅,psd曲線(b)2#聲速,聲幅,psd曲線圖11#和2#聲速,聲幅,psd曲線從圖1a看出,在距樁頂lm處psd曲線連續(xù)出現(xiàn)測點異常,所對應(yīng)的聲速也異常,明顯低于臨界波速值;同理在3.1m處和樁底均出現(xiàn)了異常,說明該樁在對應(yīng)部位存在缺陷,其分析結(jié)果與鉆芯得到的情況相吻合.從圖lb看出,psd曲線正常,所對應(yīng)的聲速曲線正常,沒有缺陷,該樁的低應(yīng)變反射波法得到的實例曲線反映了此樁完整性正常,無缺陷.4結(jié)束語通過實例分析看出,運(yùn)用psd判據(jù)法評定樁身完整性較簡便,但如果聲時讀數(shù)有錯誤,psd會將錯誤數(shù)據(jù)進(jìn)行放大,造成誤判.在采用psd法時應(yīng)注意當(dāng)樁聲缺陷為緩變型時,聲時值也呈緩變型,psd判據(jù)并不敏感.在實際應(yīng)用時,可先假定缺陷的性質(zhì)和尺寸,來計算臨界狀態(tài)的psd值,作為臨界值判據(jù),但必須對缺陷區(qū)的聲速波速作為假定.(參考文獻(xiàn)jg/1062003,建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范es2.譚國.超聲波透射法檢測大直徑灌注樁ej1.水利與建筑工程學(xué)報,2007(1):9o一92.郭素杰.超聲波多參數(shù)綜合分析法在基樁檢測中的應(yīng)用i-j.勘察科學(xué)技術(shù),1999(1):6164.陳凡,徐天平,陳久照,等.基樁質(zhì)量檢測技術(shù)m.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.楊世如.超聲波透射法在鉆孔灌注樁檢測中的應(yīng)用口.上海地質(zhì),2003(4):4751.屈彥玲.