检测沉渣厚度的装置及方法与流程

1.本发明涉及一种检测沉渣厚度的装置及方法。


背景技术：

2.现行地下连续墙或钻孔灌注桩的沉渣厚度主要通过电阻率或贯入阻力检测，通过测量槽底或孔底不同深度的土体电阻率变化或贯入阻力变化来区分沉渣与持力层土性差异，判定沉渣厚度。当前常用的检测方法均为单点测量，不同位置测量结果差异性显著，要得到槽底或孔底整体沉渣情况需要多次检测，耗时费力；沉渣厚度判定依赖于检测结果变化位置提取，有可能遇到结果渐变，曲线平缓而无法判断沉渣厚度的情况。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种检测沉渣厚度的装置及方法。
4.为解决上述问题，本发明提供一种检测沉渣厚度的装置，包括：
5.外框；
6.设置于所述外框内的两根电动伸缩杆、两根测杆和激振测量对，其中，所述激振测量对包括两个相对设置的激振测量器，两根电动伸缩杆相对间隔设置，所述电动伸缩杆与外框连接，每根电动伸缩杆的下部分别连接一根测杆，每根测杆的下部分别设置所述激振测量对中的一个激振测量器。
7.进一步的，上述检测沉渣厚度的装置中，每个激振测量器，包括：一个振动发生器和孔隙水压力计。
8.根据本发明的另一方面，还提供一种检测沉渣厚度的方法，所述方法包括：
9.将上述任一项所述的检测沉渣厚度的装置下放槽底或孔底；
10.通过电动伸缩杆将测杆及激振测量对压入沉渣及土中，在测杆及激振测量的下探过程中，通过测杆记录激振测量对的中心标高深度，同时通过激振测量对记录不同中心标高深度下对应的饱和土体测量波速；
11.基于记录的不同中心标高深度下对应的饱和土体测量波速，绘制不同深度下对应的土性参数变化曲线，基于不同深度下对应的土性参数变化曲线，确定沉渣位置。
12.进一步的，所述检测沉渣厚度的方法中，通过激振测量对记录不同中心标高深度下对应的饱和土体测量波速，包括：
13.振动波信号从激振测量对的一个激振测量器的振动发生器通过土孔隙骨架和孔隙水传播到激振测量对的另一个激振测量器的孔隙水压力计位置，通过对振动波信号和孔隙水压力响应信号作互相关系数，得到振动波信号在激振测量对之间传播的时间；
14.激振测量对基于振动波信号在激振测量对之间传播的时间，得到不同中心标高深度下对应的饱和土体测量波速。
15.进一步的，所述检测沉渣厚度的方法中，通过对振动波信号和孔隙水压力响应信号作互相关系数，得到振动波信号在激振测量对之间传播的时间，包括：
16.激振测量对记录振动波信号为x(t)，孔隙水压力响应记录为y(t)，根据下式计算离散记录信号的互相关系数：
[0017][0018]
其中，r为互相关系数，ts和n分别为采样间距和采样长度，对互相关系数取最大值，即得激振测量对之间波动传播时间kts。
[0019]
进一步的，所述检测沉渣厚度的方法中，激振测量对基于振动波信号在激振测量对之间传播的时间，得到不同中心标高深度下对应的饱和土体测量波速，包括：
[0020]
基于如下公式，得到激振测量对之间饱和土体的第一类压缩波波速为：
[0021][0022]
其中，l为振测量对中的两个激振测量器之间的间距。
[0023]
进一步的，所述检测沉渣厚度的方法中，基于不同深度下对应的土性参数变化曲线，确定沉渣位置，包括：
[0024]
基于不同深度下对应的土性参数变化曲线，确定不饱和土体测量波速显著变化的中心标高深度位置，即为槽底或孔底沉渣与地下连续墙或钻孔灌注桩持力层的分界线。
[0025]
进一步的，所述检测沉渣厚度的方法中，基于不同深度下对应的土性参数变化曲线，确定沉渣位置包括：
[0026]
当基于不同深度下对应的土性参数变化曲线，无法确定不饱和土体测量波速显著变化的中心标高深度位置时，则基于不同深度下对应的不饱和土体测量波速计算对应的计算土体模量，当某一中心标高深度的土体模量达到持力层的土体模量的90％至100％时，确定该中心标高深度位置上覆土为即为槽底或孔底沉渣与地下连续墙或钻孔灌注桩持力层的分界线。
[0027]
与现有技术相比，本发明的检测沉渣厚度的装置由外框、电动伸缩杆、测杆、激振测量对组成。地下连续墙或钻孔灌注桩工艺流程中，槽段成槽或桩孔钻进结束后，需要通过泥浆循环排除槽内或孔内沉渣。控制沉渣厚度是保证地下连续墙或钻孔灌注桩竖向承载力的关键施工环节。准确测量沉渣厚度，对泥浆循环清孔时间和泥浆配比工艺调整都有重要意义，本发明适用于建设工程中地下连续墙、钻孔灌注桩等施工过程中的沉渣厚度检测。本发明针对地下连续墙、钻孔灌注桩等施工过程中成槽或成孔之后的沉渣厚度检测，在准确测量的基础上控制沉渣厚度，提高地下连续墙或钻孔灌注桩的施工质量，保证竖向承载力满足要求。
附图说明
[0028]
图1是本发明一实施例的检测沉渣厚度的装置的平面图；
[0029]
图2是本发明一实施例的检测沉渣厚度的装置的剖面图；
[0030]
图3是本发明一实施例的检测沉渣厚度的装置的工作示意图。
具体实施方式
[0031]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0032]
如图1至3所示，本发明提供一种检测沉渣厚度的装置，包括：
[0033]
外框1；
[0034]
设置于所述外框1内的两根电动伸缩杆2、两根测杆3和激振测量对4，其中，所述激振测量对4包括两个相对设置的激振测量器，两根电动伸缩杆2相对间隔设置，所述电动伸缩杆2与外框1连接，每根电动伸缩杆2的下部分别连接一根测杆3，每根测杆3的下部分别设置所述激振测量对4中的一个激振测量器。
[0035]
在此，如图1至3所示，本发明的检测沉渣厚度的装置由外框、电动伸缩杆、测杆、激振测量对组成。本发明适用于建设工程中地下连续墙、钻孔灌注桩等施工过程中的沉渣厚度检测。
[0036]
地下连续墙或钻孔灌注桩工艺流程中，槽段成槽或桩孔钻进结束后，需要通过泥浆循环排除槽内或孔内沉渣。控制沉渣厚度是保证地下连续墙或钻孔灌注桩竖向承载力的关键施工环节。准确测量沉渣厚度，对泥浆循环清孔时间和泥浆配比工艺调整都有重要意义，本发明针对地下连续墙、钻孔灌注桩等施工过程中成槽或成孔之后的沉渣厚度检测，在准确测量的基础上控制沉渣厚度，提高地下连续墙或钻孔灌注桩的施工质量，保证竖向承载力满足要求。
[0037]
本发明的检测沉渣厚度的装置一实施例中，每个激振测量器，包括：一个振动发生器和孔隙水压力计。
[0038]
在此，激振测量对中的两个激振测量器之间的间距为l，每个激振测量器，包括：一个振动发生器和孔隙水压力计。
[0039]
根据本发明的另一方面，如图1至3所示，本发明还提供一种检测沉渣厚度的方法，采用上述任意实施例所述的检测沉渣厚度的装置，所述方法包括：
[0040]
步骤s1，将检测沉渣厚度的装置下放槽底或孔底；
[0041]
步骤s2，通过电动伸缩杆2将测杆3及激振测量4对压入沉渣及土中，在测杆3及激振测量4的下探过程中，通过测杆记录激振测量对的中心标高深度d，同时通过激振测量对4记录不同中心标高深度d下对应的饱和土体测量波速v
p
；
[0042]
步骤s3，基于记录的不同中心标高深度d下对应的饱和土体测量波速v
p
，绘制不同深度下对应的土性参数变化曲线，基于不同深度下对应的土性参数变化曲线，确定沉渣位置。
[0043]
在此，在工程现场应用过程中，在检测沉渣厚度的装置下放槽底或孔底后，控制电动伸缩杆2将测杆3及激振测量4对压入沉渣及土中，在下探过程中，测杆记录激振测量对中心标高深度d，激振测量对记录其间饱和土体测量波速v
p
，利用记录的d-v数据即可绘制不同深度-土性参数变化曲线，确定沉渣位置。
[0044]
在此，振动波从一个激振测量器的振动发生器通过土孔隙骨架和孔隙水传播到另一个激振测量器的孔隙水压力计位置，通过对激振信号和孔隙水压力响应信号作互相关分析，可以得到波动在激振测量对之间传播的时间，进而可算得激振测量对之间饱和土体的第一类压缩波速。测杆下放过程中记录激振测量对埋深，形成深度-饱和土体波速关系曲
线。
[0045]
本发明的检测沉渣厚度的方法一实施例中，步骤s2，通过激振测量对4记录不同中心标高深度d下对应的饱和土体测量波速v
p
，包括：
[0046]
步骤s21，振动波信号从激振测量对4的一个激振测量器的振动发生器通过土孔隙骨架和孔隙水传播到激振测量对4的另一个激振测量器的孔隙水压力计位置，通过对振动波信号和孔隙水压力响应信号作互相关系数，得到振动波信号在激振测量对之间传播的时间；
[0047]
步骤s22，激振测量对4基于振动波信号在激振测量对之间传播的时间，得到不同中心标高深度d下对应的饱和土体测量波速v
p
。
[0048]
本发明的检测沉渣厚度的方法一实施例中，步骤s21，通过对振动波信号和孔隙水压力响应信号作互相关系数，得到振动波信号在激振测量对之间传播的时间，包括：
[0049]
激振测量对4记录振动波信号为x(t)，孔隙水压力响应记录为y(t)，根据下式计算离散记录信号的互相关系数：
[0050][0051]
其中，r为互相关系数，ts和n分别为采样间距和采样长度，对互相关系数取最大值，即得激振测量对之间波动传播时间kts。
[0052]
本发明的检测沉渣厚度的方法一实施例中，步骤s22，激振测量对4基于振动波信号在激振测量对之间传播的时间，得到不同中心标高深度d下对应的饱和土体测量波速v
p
，包括：
[0053]
基于如下公式，得到激振测量对4之间饱和土体的第一类压缩波波速v
p
为：
[0054][0055]
其中，l为振测量对中的两个激振测量器之间的间距。
[0056]
在此，饱和土体波速和土体模量相关，为基本土性参数，可以推算其他参数。
[0057]
本装置测量土性结果为激振测量对之间平面范围内土体平均结果，能够有效避免单点测量引起的误差。测量距离l可以视具体情况修改，更大的间距采用更大的激振幅值即可，确保振动波能够在测量激振对之间传递。
[0058]
本发明的检测沉渣厚度的方法一实施例中，步骤s3，基于不同深度下对应的土性参数变化曲线，确定沉渣位置，包括：
[0059]
基于不同深度下对应的土性参数变化曲线，确定不饱和土体测量波速v
p
显著变化的中心标高深度位置，即为槽底或孔底沉渣与地下连续墙或钻孔灌注桩持力层的分界线。
[0060]
本发明的检测沉渣厚度的方法一实施例中，步骤s3，基于不同深度下对应的土性参数变化曲线，确定沉渣位置包括：
[0061]
当基于不同深度下对应的土性参数变化曲线，无法确定不饱和土体测量波速v
p
显著变化的中心标高深度位置时，则基于不同深度下对应的不饱和土体测量波速v
p
计算对应的计算土体模量，当某一中心标高深度的土体模量达到持力层的土体模量的90％至100％
时，确定该中心标高深度位置上覆土为即为槽底或孔底沉渣与地下连续墙或钻孔灌注桩持力层的分界线。
[0062]
在此，对沉渣厚度的确定，有两种方法：
[0063]
①
可以直接通过不同深度剪切波速的变化，确定剪切波速显著变化的位置，即为槽底或孔底沉渣与地下连续墙或钻孔灌注桩持力层的分界线；
[0064]
②
对于剪切波速变化位置不能简单判定时，可以根据土力学知识通过土体波速计算土体模量，当土体模量达到持力层一定比例(如90％或100％)时，确定上覆土为沉渣，予以清除，保证地下连续墙或钻孔灌注桩的竖向承载力。
[0065]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0066]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0067]
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。