超聲波透射法在基樁檢測(cè)中PSD評(píng)定的應(yīng)用研究

1、超聲波透射法在基樁檢測(cè)中psd評(píng)定的應(yīng)用研究超聲波透射法在基樁檢測(cè)中psd評(píng)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(duì)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(duì)psd判據(jù)法的深入研究,改進(jìn)了對(duì)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(cè)試方法,然后在工程實(shí)例中用psd判據(jù)法對(duì)基樁完整性進(jìn)行評(píng)定.通過工程實(shí)例,得出用psd判據(jù)法判斷樁身質(zhì)量的簡(jiǎn)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(cè)中圖分類號(hào):tu473.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a文章編號(hào):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(cè)是樁基質(zhì)量檢i貝0的重要內(nèi)容,樁身完整性檢測(cè)方法有鉆芯法,高低應(yīng)變動(dòng)測(cè)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(diǎn)2:檢測(cè)全面,細(xì)致,檢測(cè)范圍可以覆蓋全樁長(zhǎng)的各個(gè)截面,信息量豐富,結(jié)果準(zhǔn)確可靠,且現(xiàn)場(chǎng)操作簡(jiǎn)便,迅速,不受樁長(zhǎng),長(zhǎng)徑比等的限制.超聲波透射法中最重要的是對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和結(jié)果判定,其檢測(cè)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(cè)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(duì)聲時(shí)的變化,對(duì)缺陷的

3、敏感度在各種判據(jù)法中最為明顯,同時(shí)也減小了因聲測(cè)管不平行造成的測(cè)試誤差對(duì)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(shì)l5j.psd判據(jù)的物理意義為:聲時(shí)一深度曲線相鄰兩點(diǎn)的斜率與相鄰時(shí)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(diǎn)判定,該判據(jù)對(duì)聲時(shí)具有指數(shù)放大作用.因此,缺陷區(qū)psd值較聲時(shí)反映明顯,而且運(yùn)用psd判據(jù)基本上消除了聲測(cè)管不平行或混凝土不均勻等因素所造成的聲時(shí)變化對(duì)缺陷判斷的影響,本文結(jié)合工程實(shí)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(cè)方法混凝土是由多種材料組成的多相非勻質(zhì)體,對(duì)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(shí),如斷裂,裂縫,夾泥和密實(shí)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(shí)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(lái)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(cè)管,作為換能器的通道.測(cè)試時(shí)每?jī)筛暅y(cè)管為一組,通過水的耦合,超聲脈沖信號(hào)從一根聲測(cè)管中的換能器發(fā)射出去,在另一根聲測(cè)管中的盧測(cè)管接收信號(hào),超聲儀測(cè)定有關(guān)參數(shù)并采集記錄儲(chǔ)存供分析解釋使用.2psd判據(jù)評(píng)定方法對(duì)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(cè)點(diǎn)附近明顯變化時(shí),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(jì)算.將同一檢測(cè)剖面各測(cè)點(diǎn)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(xiàng)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(xiàng)目(20101o18)作者簡(jiǎn)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(cè)量值,m/s;為檢測(cè)

6、剖面測(cè)點(diǎn)數(shù);k為去掉的小數(shù)值數(shù)據(jù)個(gè)數(shù).對(duì)去掉中最小數(shù)值后的其余數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)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(gè)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(duì)應(yīng)的系數(shù);為(一尼)個(gè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差,m/s.將參加統(tǒng)計(jì)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(shí),則去掉最小數(shù)據(jù),重復(fù)(2)(4)式的計(jì)算,直到(5)式成立.>vo(5)此時(shí),為聲速的異常判斷臨界值.聲速異常時(shí)的臨界值判據(jù)為<v(6)當(dāng)(6)式成立時(shí),聲速可判定為異常.(2)波幅異常時(shí)的臨界值判據(jù)計(jì)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(shí),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(diǎn)判據(jù)時(shí),psd值的計(jì)算公式為psdkgzxt(9)k一ta-tcl(10)attd一&i-1(11)其中,為第i測(cè)點(diǎn)聲時(shí),p-s;g一為第一1測(cè)點(diǎn)聲時(shí),fs為第i測(cè)點(diǎn)深度,m;z一為第一1測(cè)點(diǎn)深度,m.3應(yīng)用實(shí)例本次共試驗(yàn)2根工程樁,樁型為人工挖孔樁,混凝土強(qiáng)度等級(jí),樁長(zhǎng)和樁徑均相等,其混凝土強(qiáng)度等級(jí)為c25,樁長(zhǎng)為5in,樁徑為690mm.在現(xiàn)場(chǎng)采用rs-st01c型聲波檢測(cè)儀和ch一1型聲波跨孔換能器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)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(cè)點(diǎn)異常,所對(duì)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(shuō)明該樁在對(duì)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(duì)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(shí)例曲線反映了此樁完整性正常,無(wú)缺陷.4結(jié)束語(yǔ)通過實(shí)例分析看出,運(yùn)用psd判據(jù)法評(píng)定樁身完整性較簡(jiǎn)便,但如果聲時(shí)讀數(shù)有錯(cuò)誤,psd會(huì)將錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行放大,造成誤判.在采用psd法時(shí)應(yīng)注意當(dāng)樁聲缺陷為緩變型時(shí),聲時(shí)值也呈緩變型,psd判據(jù)并不敏感.在實(shí)際應(yīng)用時(shí),可先假定缺陷的性質(zhì)和尺寸,來(lái)計(jì)算臨界狀態(tài)的psd值,作為臨界值判據(jù),但必須對(duì)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(cè)技術(shù)規(guī)范es2.譚國(guó).超聲波透射法檢測(cè)大直徑灌注樁ej1.水利與建筑工程學(xué)報(bào),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(cè)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(cè)技術(shù)m.北京:中國(guó)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(cè)中的應(yīng)用口.上海地質(zhì),2003(4):4751.屈彥玲.