一种用于基桩检测的扭剪波激振采集分析方法与流程

技术特征：

1.一种用于基桩检测的扭剪波激振采集分析方法，其特征在于，包括：

通过在待测基桩桩侧施加切向力产生横向偏心激振，从而生成扭剪波；

通过反对称安装在桩身两侧的两只传感器，分别获得所述传感器位置处的振动信号；

将所述两只传感器所获得的振动信号叠加得到扭剪波信号；

根据所述扭剪波信号和常规纵波法得到的纵波信号计算缺陷位置的等效半径和回转半径，并进一步根据所述等效半径和回转半径识别缺陷程度与性状；或者，

根据所述扭剪波信号，识别浅部缺陷；或者，

根据所述扭剪波信号，检测管桩纵向裂隙或灌注桩纵向泌水缝缺陷；或者，

根据所述扭剪波信号，利用频域分析，分析扭剪波中各谐振频率和频差对应的缺陷位置。

2.如权利要求1所述的用于基桩检测扭剪波激振采集分析方法，其特征在于，通过在被测基桩的桩侧施加切向力产生横向偏心激振，具体为：

在圆桩桩侧通过膨胀螺栓固定木质、尼龙质、铝质、铁质激振块，使用激振锤沿圆桩侧面切向敲击所述激振块，通过所述激振块向所述圆桩施加切向力产生横向偏心激振；或者，

使用激振锤敲击方桩桩顶处的桩身侧面角点，从而施加切向力产生横向偏心激振。

3.如权利要求1或2所述的用于基桩检测扭剪波激振采集分析方法，其特征在于，所述振动信号为所述传感器位置处的切向速度，所用传感器为能够横向固定安装且灵敏度为50mV/ms^-2的加速度计。

4.如权利要求1或2所述的用于基桩检测扭剪波激振采集分析方法，其特征在于，所述将所述两只传感器所获得的振动信号叠加得到扭剪波信号，具体为：

V_S＝V_T1+V_T2

其中，V_S为叠加后得到的扭剪波信号，V_T1和V_T2分别为所述两只传感器获得的切向速度信号。

5.如权利要求1或2所述的用于基桩检测扭剪波激振采集分析方法，其特征在于，根据所述扭剪波信号和纵波信号，计算缺陷位置的等效半径和回转半径，具体为：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{V_R}{2V_I}=\frac{R_1^2-R_2^2}{R_1^2+R_2^2}{e}^{-\mathrm{\η}b}\\ \frac{{\mathrm{\ω}}_R}{2{\mathrm{\ω}}_I}=\frac{R_{g1}^4-R_{g2}^4}{R_{g1}^4+R_{g2}^4}{e}^{-\mathrm{\η}\mathrm{\ξ}b}\end{array}\right.$

其中：

V_R——实测纵波第一次反射波波峰幅值；

V_I——实测纵波入射波波峰幅值；

ω_R——实测扭剪波第一次反射波波峰幅值；

ω_I——实测扭剪波入射波波峰幅值；

R₁——完整桩桩身等效半径；

R₂——缺陷处桩身等效半径；

R_g1——完整桩身回转半径；

R_g2——缺陷处桩身回转半径；

η——桩侧土耦合系数；

b——缺陷处的深度；

桩身等效半径与桩身回转半径的平方比；

进一步根据所述等效半径和回转半径识别缺陷程度和性状。

6.如权利要求1或2所述的用于基桩检测扭剪波激振采集分析方法，其特征在于，根据所述扭剪波信号识别浅部缺陷，具体为：

根据扭剪波对浅部缺陷的反射到时计算浅部缺陷位置，并根据反射幅值计算等效半径和回转半径，进而得出所述浅部缺陷的缺陷程度及性状。

7.如权利要求1或2所述的用于基桩检测扭剪波激振采集分析方法，其特征在于，根据所述扭剪波信号，检测管桩纵向裂隙或灌注桩纵向泌水缝缺陷，具体为：

比较所述纵波信号和所述扭剪波信号，如果同一缺陷在所述纵波中没有形成反射波，而在所述扭剪波中形成了明显的反射波，则对于管桩而言意味着该处存在纵向裂隙，对于灌注桩而言则存在纵向泌水缝。

8.如权利要求1或2所述的用于基桩检测扭剪波激振采集分析方法，其特征在于，根据所述扭剪波信号，利用频域分析，分析扭剪波中各谐振频率和频差对应的缺陷位置，具体为：

针对所述扭剪波信号进行傅里叶变换，得到频谱图，在所述频谱图中寻找各阶谐振峰，计算所述各谐振峰频率和相邻两谐振峰之间的频差，利用所述扭剪波波速，依据下式计算桩长和缺陷位置。

或

或

其中

L——实测桩长；

b——实测缺陷位置；

C_s——扭剪波波速；

f_b——缺陷所对应的谐振峰；

f_L——桩底所对应的谐振峰；

Δf_L——整桩所对应的相邻谐振峰频差；

Δf_b——缺陷所对应的相邻谐振峰频。