建筑物基桩中心敲击下的低应变双速度信号平均检测方法与流程

本发明涉及建筑物检测领域，特别涉及建筑物基桩中心敲击下的低应变双速度信号平均检测方法。

背景技术：

现有常见的建筑物实心圆桩的低应检测变方法，采用在桩顶表面施加低能量的瞬态敲击，敲击产生的冲击波沿桩身向下传播，遇到阻抗变化的介质面或桩底时产生反射，反射波被安装在桩顶表面半径上某一位置的单个探头接收，根据反射波的信号特性判定桩身质量。

上述现有的实心圆形基桩的低应变检测检测方案中存在以下问题：

采样方法单一，仅一种通过在基桩半径的某一位置附近的单个探头采样，且该种方案的信号质量不高。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种建筑物基桩中心敲击下的低应变双速度信号平均检测方法，通过该方法，可帮助扩大建筑物基桩低应变检测时测点的选择范围并提高测试信号质量，从而更准确地判断出建筑物基桩的桩身的完整性。

具体的，本发明提出了以下具体的实施例：

本发明实施例提出了建筑物基桩中心敲击下的低应变双速度信号平均检测方法，包括：

在建筑物基桩桩顶表面中心点设置敲击点；

在所述建筑物基桩的桩身混凝土泊松比已知的条件下，在所述建筑物基桩的桩顶表面半径上，(0.67-0.5υ)r处的两侧，与(0.67-0.5υ)r处的距离差值小于第一预设值的两点分别设置一个信号采集装置作为对所述建筑物基桩的测点，其中，υ为桩身混凝土泊松比，r为基桩半径；

在桩身混凝土泊松比未知的条件下，在所述建筑物基桩的桩顶表面半径上，钢筋笼半径的2/3处的两侧，与钢筋笼半径的2/3处的距离差值小于第二预设值的两点分别设置一个信号采集装置作为对所述建筑物基桩的测点；

当在敲击点执行敲击动作时，同时获取来自每一信号采集装置的测点信号及得到包含各个测点信号的双速度测试曲线；

对所述双速度测试曲线进行平均处理得到对所述建筑物基桩桩身完整性的检测结果。

在一个具体的实施例中，所述建筑物基桩具体为实心圆形基桩。

在一个具体的实施例中，所述敲击动作具体为通过力锤或力棒进行竖向敲击。

在一个具体的实施例中，所述信号采集装置具体为探头或传感器。

在一个具体的实施例中，所述信号采集装置通过粘性物质粘贴在所述建筑物基桩桩顶表面.

在一个具体的实施例中，所述粘性物质包括：胶水、黄油或橡皮泥。

在一个具体的实施例中，所述信号采集装置连接有对所述信号采集装置所采集的信号进行处理的信息处理装置。

在一个具体的实施例中，所述信息处理装置具体为具有双速度模式的低应变检测仪。

在一个具体的实施例中，所述“当在敲击点执行敲击动作时，同时获取来自每一信号采集装置的测点信号及得到包含各个测点信号的双速度测试曲线”包括：

当所述信号采集装置接收到在敲击点的一次敲击动作所产生的信号时，触发与所述信号采集装置相连接的信息处理装置；

通过所述信息处理装置同时获取并记录来自位于所述建筑物基桩的桩顶表面的两个信号采集装置的测点信号并得到包含各个测点信号的双速度测试曲线。

在一个具体的实施例中，所述“对所述双速度测试曲线进行平均处理得到对所述建筑物基桩桩身完整性的检测结果”包括：

对通过信息处理装置获取的双速度信号进行信号平均处理，以生成一条单一的速度曲线。

以此，本发明实施例提出了建筑物基桩中心敲击下的低应变双速度信号平均检测方法，包括：在建筑物基桩桩顶表面中心点设置敲击点；在所述建筑物基桩的桩身混凝土泊松比已知的条件下，在所述建筑物基桩的桩顶表面半径上，(0.67-0.5υ)r处的两侧，与(0.67-0.5υ)r处的距离差值小于第一预设值的两点分别设置一个信号采集装置作为对所述建筑物基桩的测点，其中，υ为桩身混凝土泊松比，r为基桩半径；在桩身混凝土泊松比未知的条件下，在所述建筑物基桩的桩顶表面半径上，钢筋笼半径的2/3处的两侧，与钢筋笼半径的2/3处的距离差值小于第二预设值的两点分别设置一个信号采集装置作为对所述建筑物基桩的测点。当在敲击点执行敲击动作时，同时获取来自每一信号采集装置的测点信号及得到包含各个测点信号的双速度测试曲线；对所述双速度测试曲线进行平均处理得到对所述建筑物基桩桩身完整性的检测结果。本发明实施例的方案，通过对双速度信号的平均处理，得到的平均信号是一条能够显著消除桩顶面三维干扰信号的单一信号曲线，它扩大了建筑物基桩低应变检测时测点的选择范围并提高了测试信号质量，且能够帮助更加准确地判断出建筑物实心桩桩身的完整性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明一种建筑物基桩中心敲击下的低应变双速度信号平均检测方法的流程示意图；

图2是本发明一种建筑物基桩中心敲击下的低应变双速度信号平均检测方法的结构示意图；

图3是图2所示的结构示意图在混凝土纵波波速4050m/s、泊松比0.28、桩径2.9m、桩长25m、桩周土层剪切波速取值范围为350m/s～1500m/s，相应土层泊松比变化范围为0.36～0.25，荷载脉宽1.6ms条件下，在桩顶表面中心处敲击，在任意半径上0.53r处的两侧，与0.53r处近似等距离的0.39r和0.67r处采样的实测低应变双速度信号平均前后的时程曲线效果示意图。其中，0.53r为将泊松比0.28代入到(0.67-0.5υ)r得到的采样位置，平均信号是指将低应变双速度信号中分别对该半径上0.39r和0.67r处的两个测点信号的进行平均得到的信号，“平均”具体是指将横轴(时间轴或桩长)上同一时刻所对应的两个单通道(单点)信号的纵坐标轴的数值(竖向速度值)进行平均；

图4是图2所示的结构示意图在混凝土纵波波速4050m/s、泊松比0.28、桩径2.9m、桩长25m、桩周土层剪切波速取值范围为350m/s～1500m/s，相应土层泊松比变化范围为0.36～0.25，荷载脉宽1.6ms条件下，在桩顶表面中心处敲击，在任意半径上0.53r处的两侧，与0.53r处近似等距离的0.30r和0.75r处采样的实测低应变双速度信号平均前后的时程曲线效果示意图。其中，0.53r为将泊松比0.28代入到(0.67-0.5υ)r得到的采样位置，平均信号是指将低应变双速度信号中分别对该半径上0.30r和0.75r处的两个测点信号的进行平均得到的信号，“平均”具体是指将横轴(时间轴或桩长)上同一时刻所对应的两个单通道(单点)信号的纵坐标轴的数值(竖向速度值)进行平均；

换言之，图4是与图3同一根基桩，但是在0.30r和0.75r处采样的实测低应变双速度信号平均前后的时程曲线效果示意图。

主要元件符号说明：

100-实心圆形截面基桩；200-激振装置(力锤或力棒)；

300-信号采集装置(探头或传感器)；400-信息处理装置(具有双速度模式的低应变检测仪)

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本公开的各种实施例中，表述“或”或“a或/和b中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“a或b”或“a或/和b中的至少一个”可包括a、可包括b或可包括a和b二者。

在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本公开的各种实施例中使用的术语“用户”可指示使用电子装置的人或使用电子装置的装置(例如，人工智能电子装置)。

在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

本发明实施例1公开了建筑物基桩中心敲击下的低应变双速度信号平均检测方法，如图1所示，包括：

步骤101、在建筑物基桩桩顶表面中心点设置敲击点；

具体的，所述敲击点位于建筑物基桩桩顶表面中心，在一个实施例中，所述建筑物基桩具体为实心圆形基桩。

步骤102、在所述建筑物基桩的桩身混凝土泊松比已知的条件下，在所述建筑物基桩的桩顶表面半径上，(0.67-0.5υ)r处的两侧，与(0.67-0.5υ)r处的距离差值小于第一预设值的两点，分别设置一个信号采集装置作为对所述建筑物基桩的测点，其中，υ为桩身混凝土泊松比，r为基桩半径；

在桩身混凝土泊松比未知的条件下，在所述建筑物基桩的桩顶表面半径上，钢筋笼半径的2/3处的两侧，与钢筋笼半径的2/3处的距离差值小于第二预设值的两点分别设置一个信号采集装置作为对所述建筑物基桩的测点；

具体的，在所述建筑物基桩的桩身混凝土泊松比已知的条件下，所设置的两个测点可以是多对测点，各对测点(各对测点包括两个测点)只需要满足在所述建筑物基桩的桩顶表面半径上，(0.67-0.5υ)r处的两侧，与(0.67-0.5υ)r处的距离差值小于第一预设值，具体的第一预设值是基于本领域的专业技术人员认为差值接近于零来进行设置的，也即各对测点满足位于(0.67-0.5υ)r处位置两侧且近似等距离这一条件，或根据现场实测效果进行设置。

具体的，在所述建筑物基桩的桩身混凝土泊松比已知的条件下，以桩顶表面半径上的(0.67-0.5υ)r处作为参考基准点，这是根据桩土模型在材料与几何参数变化下的大量计算得到的经验计算表达式，实际工程验证表明，该计算式的应用效果较好。

具体的，在桩身混凝土泊松比未知的条件下，所设置的两个测点可以是多对测点，各对测点(各对测点包括两个测点)只需要满足在建筑物基桩的桩顶表面半径上，钢筋笼半径的2/3处的两侧，与钢筋笼半径的2/3处的距离差值小于第二预设值，具体的第二预设值是基于本领域的专业技术人员认为差值接近于零来进行设置的，也即各对测点满足位于钢筋笼半径的2/3位置处两侧且近似等距离这一条件，或根据现场实测效果进行设置。

具体的，在所述建筑物基桩的桩身混凝土泊松比未知的条件下，以桩顶表面半径上钢筋笼半径的2/3处作为参考基准点，这是由于常见混凝土泊松比变化范围约在0.1～0.35之内，相应的，(0.67-0.5υ)r的变化范围为0.5r～0.62r之间，考虑到钢筋笼的混凝土保护层厚度，这一变化范围实际上更接近钢筋笼半径的2/3处，故而，在桩身混凝土泊松比未知的条件下，在建筑物实心圆桩桩顶表面半径上的钢筋笼半径的2/3处的两侧近似等距离的两点位置安设两个信号采集装置作为对建筑物实心圆桩的测点。

具体的，在一个实施例中，步骤102中所述的信号采集装置为两个，且粘贴在桩顶表面同一半径上相应的不同两个测点位置，但对于完整桩，考虑到基桩和作用在桩顶表面中心点的荷载构成了轴对称体系，此时，两个测点的安装位置可以扩展为位于(0.67-0.5υ)r处或钢筋笼半径的2/3处所在圆形的两侧，且与(0.67-0.5υ)r处或钢筋笼半径的2/3处圆弧半径差相等的两个圆形之上，即分别位于图2中虚线(点化线)所示的两个圆形上的两个任意位置上。

所述信号采集装置通过粘性物质粘贴在所述建筑物基桩桩顶表面；其中，所述粘性物质包括：胶水、黄油或橡皮泥。

所述信号采集装置具体为探头或传感器。

步骤103、当在敲击点执行敲击动作时，同时获取来自每一信号采集装置的测点信号及得到包含各个测点信号的双速度测试曲线；

所述敲击动作具体为通过力锤或力棒进行竖向敲击。

所述信号采集装置连接有对所述信号采集装置所采集的信号进行处理的信息处理装置；所述信息处理装置具体为具有双速度模式的低应变检测仪。

以此，步骤103中的所述“当在敲击点执行敲击动作时，同时获取来自每一信号采集装置的测点信号及得到包含各个测点信号的双速度测试曲线”包括：

当所述信号采集装置接收到在敲击点的一次敲击动作所产生的信号时，触发与所述信号采集装置相连接的信息处理装置；

通过所述信息处理装置同时获取并记录来自位于所述建筑物基桩的桩顶表面的两个信号采集装置的测点信号并得到包含各个测点信号的双速度测试曲线。

具体地，与所述信号采集装置相连接的，对信号采集装置所采集的信号进行处理的信息处理装置为具有双速度模式的低应变检测仪，如双通道低应变检测仪。在本发明的方案中，由于两个信号采集装置与敲击点的距离不同，为了保证各个测点之间首波入射的时间差及干扰信号的相位差的准确性，必须使用具有双速度模式的低应变检测仪，并且在双速度模式下同时采样。

具体的，当接收到在敲击点的一次敲击动作时，通过低应变检测仪，同时获取两个信号采集装置的测点信号及得到相应的双速度测试曲线，多次敲击将采集多个双速度信号。当执行信号保存时，多条双速度信号将被平均成为一条双速度信号，即信号保存时，仪器按照通道(或传感器)为单位进行的信号平均，换言之，信号保存时，仪器自动将同一个探头(或测点)在多次敲击下得到的信号进行平均，其目的是验证信号的可重复性、稳定性，并且消除次生干扰或人为干扰。

步骤104、对所述双速度测试曲线进行平均处理得到对所述建筑物基桩桩身完整性的检测结果。

在一个具体的实施例中，步骤104中的所述“对所述双速度测试曲线进行平均处理得到对所述建筑物基桩桩身完整性的检测结果”包括：

对通过信息处理装置获取的双速度信号进行信号平均处理，以生成一条单一的速度曲线。

在实际的应用场景中，可在信息处理装置低应变检测仪的信号处理界面将双速度信号中的两条曲线平均，或者将双速度信号导入与低应变检测仪配套的信号分析软件中进行信号平均，也可导出到其它的数据处理软件中进行平均。平均的结果是得到一条平均后的单一速度曲线。

实施例2

图2是本发明建筑物基桩中心敲击下的低应变双速度信号平均检测方法的结构示意图。在本实施例中，建筑物实心桩为实心圆形基桩。

激振装置200在实心圆形截面基桩100的桩顶表面中心点处产生敲击动作，在桩身混凝土泊松比已知的条件下，在建筑物的实心圆形截面基桩100的桩顶表面任意半径上，(0.67-0.5υ)r处的两侧，近似等距离的两点位置安设两个信号采集装置300作为对建筑物实心圆桩的测点，其中，υ为桩身混凝土泊松比，r为基桩半径。在桩身混凝土泊松比已知的条件下，在建筑物实心圆桩的桩顶表面任意半径上，钢筋笼半径的2/3处的两侧，近似等距离的两点位置安设两个信号采集装置作为对建筑物实心圆桩的测点。上述粘贴探头的两个测点并非固定的两个测点，可以是多对的两个测点，它们只需满足位于同一半径上，(0.67-0.5υ)r处或钢筋笼半径的2/3处位置两侧且近似等距离这一条件，对于实截面圆形的完整桩，考虑到基桩和作用在桩顶表面中心点的荷载构成了轴对称体系，此时，两个测点的安装位置可以扩展为上述两个测点位置所在的以桩中心点为中心的圆弧；信息处理装置400为具有双速度模式的低应变检测仪，测试模式采用的是双速度模式。

当激振装置200在实心圆形截面基桩100的桩顶表面中心点产生一次敲击动作时，通过传感器和低应变检测仪，可获取一条包含两个测点信号的双速度测试曲线。当激振装置在同一点再次产生敲击动作时，获取第二条包含两条速度曲线的双速度信号，多次敲击将采集多个双速度信号，在信号保存时，仪器按照通道(或传感器)为单位进行的信号平均，我们将得到一个包含两条测试曲线的双速度信号。后续，在信息处理装置低应变检测仪的信号处理界面将双速度信号中的两条曲线平均，或者将双速度信号导入与低应变检测仪配套的信号分析软件中进行信号平均，也可导出到其它的数据处理软件中进行平均。平均的结果是得到一条平均后的单一速度曲线。

请一并参阅图3，图3是图2所示的结构示意图在混凝土纵波波速4050m/s、泊松比0.28、桩径2.9m、桩长25m、桩周土层剪切波速取值范围为350m/s～1500m/s，相应土层泊松比变化范围为0.36～0.25，荷载脉宽1.6ms条件下，在桩顶表面中心处敲击，在任意半径上0.53r处的两侧，与0.53r处近似等距离的0.39r和0.67r处采样的实测低应变双速度信号平均前后的时程曲线效果示意图。其中，0.53r为将泊松比0.28代入到(0.67-0.5υ)r得到的采样位置，平均信号是指将低应变双速度信号中分别对该半径上0.39r和0.67r处的两个测点信号的进行平均得到的信号，“平均”具体是指将横轴(时间轴或桩长)上同一时刻所对应的两个单通道(单点)信号的纵坐标轴的数值(竖向速度值)进行平均。

图3表明，该半径上0.39r和0.67r处的两个单点信号平均后，平均信号中的三维干扰信号显著减弱，因此，通过本发明提出的双速度平均法可显著的地消除三维干扰信号。而且，由于0.67r处位置是规范推荐的采样点位，这说明本发明得到的双速度平均法信号的质量优于按现有规范的采样方法所得到的测试信号，从而双速度平均信号可以帮助更准确的判断出建筑物实心桩桩身的完整性。

请一并参阅图4，图4是图2所示的结构示意图在混凝土纵波波速4050m/s、泊松比0.28、桩径2.9m、桩长25m、桩周土层剪切波速取值范围为350m/s～1500m/s，相应土层泊松比变化范围为0.36～0.25，荷载脉宽1.6ms条件下，在桩顶表面中心处敲击，在任意半径上0.53r处的两侧，与0.53r处近似等距离的0.30r和0.75r处采样的实测低应变双速度信号平均前后的时程曲线效果示意图。其中，0.53r为将泊松比0.28代入到(0.67-0.5υ)r得到的采样位置，平均信号是指将低应变双速度信号中分别对该半径上0.30r和0.75r处的两个测点信号的进行平均得到的信号，“平均”具体是指将横轴(时间轴或桩长)上同一时刻所对应的两个单通道(单点)信号的纵坐标轴的数值(竖向速度值)进行平均。

换言之，图4是与图3同一根基桩，但是在0.30r和0.75r处采样的实测低应变双速度信号平均前后的实测时程曲线效果示意图。

图4表明，该半径上0.30r和0.75r处的两个单点信号平均后，平均信号中的三维干扰信号显著减弱，这再次说明了通过本发明提出的双速度平均法可显著的地消除三维干扰信号，而且，进一步对比图3和图4中的平均信号可知，两者的三维干扰信号强度相当。由于本发明的建筑物基桩在桩中心敲击下的低应变双速度信号平均检测方法中，安装信息采集装置的两个测点，沿径向并非固定的两个测点，它们可以是多对的两个测点，故而，本发明提出的双速度平均法可以在保证采样效果的前提下，显著地扩大测点的选择范围。

以此，本发明实施例提出了建筑物基桩中心敲击下的低应变双速度信号平均检测方法，包括：在建筑物基桩桩顶表面中心点设置敲击点；在所述建筑物基桩的桩身混凝土泊松比已知的条件下，在所述建筑物基桩的桩顶表面半径上，(0.67-0.5υ)r处的两侧，与(0.67-0.5υ)r处的距离差值小于第一预设值的两点分别设置一个信号采集装置作为对所述建筑物基桩的测点，其中，υ为桩身混凝土泊松比，r为基桩半径；在桩身混凝土泊松比未知的条件下，在所述建筑物基桩的桩顶表面半径上，钢筋笼半径的2/3处的两侧，与钢筋笼半径的2/3处的距离差值小于第二预设值的两点分别设置一个信号采集装置作为对所述建筑物基桩的测点。当在敲击点执行敲击动作时，同时获取来自每一信号采集装置的测点信号及得到包含各个测点信号的双速度测试曲线；对所述双速度测试曲线进行平均处理得到对所述建筑物基桩桩身完整性的检测结果。本发明实施例的方案，通过对双速度信号的平均处理，得到的平均信号是一条能够显著消除桩顶面三维干扰信号的单一信号曲线，它扩大了建筑物基桩低应变检测时测点的选择范围并提高了测试信号质量，且能够帮助更加准确地判断出建筑物实心桩桩身的完整性。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。