插值切割法用于低應(yīng)變反射波法波形曲線的解釋

    1前言在基樁檢測的眾多方法中，低應(yīng)變反射波法因其準(zhǔn)確性高，儀器輕便。檢測效益高而在檢測基樁樁身完整性方面得到了廣泛的應(yīng)用。為確保建筑工程質(zhì)量作出了重大貢獻(xiàn)。該方法是根據(jù)線性振動理論，將樁體看作是維彈性桿件，樁與樁周土視為個線性振動系統(tǒng)。系統(tǒng)對外界的響應(yīng)遵循維彈性波方在系統(tǒng)受到激勵后。便產(chǎn)生應(yīng)力波沿樁身傳播。通過布置于，頂?shù)膫鞲衅鹘邮諔?yīng)力波信號。然后對接收到的信號運(yùn)用各種數(shù)學(xué)方法進(jìn)行處理，根據(jù)波的傳播理論和振動理論對樁身情況作出判斷。

　　
    當(dāng)樁身均勻時，在樁頂僅能接收到入射波信號和樁底反波信號。其理論速度波時域曲線中橫坐標(biāo)時間。以為單位，縱坐標(biāo)電壓，以，為單位。這是實際檢測儀器輸出的數(shù)值，將此數(shù)值除以傳感器的靈敏度，便可得到樁頂振動速度值本文中。縱坐標(biāo)均是以電壓值；當(dāng)樁身存在缺陷時，缺陷處產(chǎn)生的反射波信號也能被傳感器接收5.婦2為擴(kuò)徑樁速度波理論時域曲線。從曲線上可以看到。除了入射波和反射波信號外。在4=3.7，18處還可到樁身擴(kuò)徑產(chǎn)生的與入射波反相的反射波信號。

　　
    人射波1樁底反射陂人射波樁底反射波擴(kuò)徑反射波我們把當(dāng)前計算點的觀測值與其點圓周平均值之間的插值關(guān)系定義為壓制干擾的切割算子，它切割異常。在常。由于切割算子中引入了半階差分量么心因此該方法對不同非線性部分有不同的作用，提高了對不同干擾的壓制能力。這種方法實際上是種非線性濾波方法。

　　
    測中幾乎不可能得到如此標(biāo)準(zhǔn)容易識別的反射波信號。這主要是因為實際檢測0，往往包含有各種各樣鄰近迮筑施工產(chǎn)生的振動信號擾傳感器安裝不準(zhǔn)確以及激振不好帶來的干擾等。這些干擾都會對檢測結(jié)果產(chǎn)生定的影響。同時。不同的激振設(shè)備。

　　
    激振方式激振位置以及所使用的傳感器種類和傳感器與基樁之間的粘結(jié)方式等因素都會對實際檢測產(chǎn)生很大的影響。有時這種影響使波形曲線產(chǎn)生嚴(yán)重畸變。給解釋工作帶來很大困難，甚至引起誤判。

　　
    針對這現(xiàn)象，本文討論了運(yùn)用插值切割法來對反射波法所測違度波時域山線進(jìn)行處褚以便壓制這種干擾，使波形曲線容易判斷。減少誤判。

　　
    2插值切割法的基本原理插值切割法是種壓制干擾。將局部異常與綜合異常分離開來的數(shù)字信號處理技術(shù)。它是以局部異常與綜合異常曲率明顯差異為前提的。本文中局部異常指所要消除的各種干擾，而區(qū)域異常指原始觀測數(shù)據(jù)中消除干擾后的數(shù)據(jù)，也就是最終用來分析的數(shù)據(jù)。插值切割法的算法原理如下設(shè)實測信號為6，切割半徑為；以采樣間隔為單位，定義3實例分析插值切割法的使用關(guān)鍵在于切割半徑和切割次數(shù)的選取，只有選擇好了切割半徑和切割次數(shù)，才有可能得到**的切割效果。通過大量實驗分析，在對低應(yīng)變反射波法所測速度波信號曲線進(jìn)行插值切割時。選取的切割半徑般為實測速度波信號曲線初始半個脈沖內(nèi)的采樣點數(shù)。也就是入射波半周期3中實線，該曲線為運(yùn)用路1616基樁動側(cè)儀在某工程樁。所測到的違度波時域曲線。仙線采樣間1為0.02采樣長度為1024點擇中曲線僅為樁底反射波以前的部分。對此曲線運(yùn)用插值切割法處理后的曲線為中虛線，其中切割半徑為50點。即切割次數(shù)為3次。從中曲線可以看出。切割之后的波形曲線較原始曲線簡單。接近于理論曲線，使得擴(kuò)徑處明顯。

　　
    切割半徑=5，點切割次數(shù)=3次度波時域曲線僅取入射波與樁底反射波之間的部分曲線和運(yùn)用插值切割法處理后的切割曲線。該樁樁長8.331也樁徑0.81也擴(kuò)底，徑1.06抓實測曲線的采忭間隔為0.025從實測曲線上可以到。

　　
    射波1號和仆，反射波信號非常明。并。1.在心如果對此曲線不經(jīng)處理。可能判斷為此處擴(kuò)徑。但經(jīng)過插值切割法處理之后處理后曲線中虛線所。該處反相反射波消失了。并且切割曲線與完整樁理論曲線較為接近，據(jù)此可以判斷該樁樁身完整，排除了擴(kuò)徑的可能。

　　
    度波時域曲線和切割曲線切割半徑=45點冰，次數(shù)3次4插值切割法與濾波法方法的比較目前壓制干擾的方法很多。如最小乘平滑濾波數(shù)字帶通濾波維納濾波匹配濾波及本文介紹圍對于壓制干擾，消除噪聲的能力也不樣。在運(yùn)用時必須加以注意。本文對最小乘平滑濾波數(shù)字帶通濾波及插值切割法運(yùn)用于低應(yīng)變反射波法所測速度波時域曲線的干擾壓制進(jìn)行了對比分析。分析結(jié)果認(rèn)為插值切割法對于壓制干擾。突出缺陷處違度；皮時域1線其采樣間1為。，25以該樁機(jī)處擴(kuò)徑。從曲線1上測得入射波信號與樁底反射波信號走時差為4.15據(jù)此算得樁身砼縱波波速縮徑和擴(kuò)徑。而2處的反射波為我們所不希望到的虛假反射波，對此曲線運(yùn)用普通數(shù)字帶通濾波濾波頻率為10 1000和最小乘平滑濾波使用階七點公式處理后的曲線分別5中曲線2和曲線1從曲線1叫1以看出。濾波之1；1處的反射波仍然可。且入射波與反射波幅值均較原來要小些。中曲線4為運(yùn)用插值切割法對實測曲線進(jìn)行處理后的結(jié)果。其中切割半徑為60點。切割次數(shù)為4次。從線4.昏到。切割之1處的虛們反射波消失了。切割曲線幅值較為接近實測曲線的幅值并且切割曲線與理論曲線也比較接迅容易判斷，不會產(chǎn)生誤判，線幾種處理方法結(jié)果對比1原始曲線；2帶通濾波10 1000出；3平滑階七點公式；4切〉；曲線1.62145結(jié)論通過以上分析可知。運(yùn)用插值切割法在定程度上可以壓制干擾。去除虛假反射波。其效果較最小乘平滑濾波等方法要好。處理后的波形曲線變得簡單，接近于理論曲線。易于判斷。然而。在運(yùn)用此方法時應(yīng)注意以下幾點**插值切割半徑和切割次數(shù)的選取。通過對眾多實例的分析。其結(jié)果明**切割半徑大約為入射波半周期內(nèi)的采樣點數(shù)。過大或過小的切害1半徑均會帶來較大誤差。切割效果不理想；切割次數(shù)以2，5次為最1太多的切割次數(shù)只會增加汁算機(jī)時。切割結(jié)果與較小的切割次數(shù)差異不大。這也說明了插值切割法的收斂性和穩(wěn)定性。

　　
    邊界點的處理。邊界條件是每種數(shù)值處理方法都會遇到的個問，在多數(shù)問中?？梢匀?對比可以看出，當(dāng)所測數(shù)據(jù)存在較大干擾時，利用實測曲線很難直接確定異常體位置和形態(tài)，那么應(yīng)用相位相關(guān)算法能否解出正確結(jié)果，回答是肯定有很高的抗干擾能力。

　　
    4應(yīng)用實例為驗證目標(biāo)相關(guān)算法的實用性對實測資料進(jìn)行解釋。使用與模型計算相同的測試方法系統(tǒng)在某試驗堤段進(jìn)行測試，己知測試剖面內(nèi)有與之相垂直用目標(biāo)相關(guān)算法對所測資料進(jìn)行解釋，所得結(jié)果上接第61頁零邊值條件。文中插值切割法便是運(yùn)用此種邊界條條件。因為從實測曲線來看。在，=0時刻以前，無采樣值，可以取為零，當(dāng)，時，信號值為零，故兩端的邊界條件均取為零邊界條件。

　　
    插值切割算子構(gòu)造簡單，收斂性好。有較快由于該方法是以局部異常和綜合異常曲率明顯差異為前提。因此適宜于處理帶尼龍頭的激振I田憲謨，黃蘭珍。電法勘探用邊界單元法。北京地質(zhì)出2楊進(jìn)。應(yīng)用地球物理數(shù)值模擬的迭代有限元法。北京地質(zhì)出版社，1996 3閻述，陳明生。高分辨地電阻率法探測地下洞體。北京地質(zhì)出版社，19設(shè)備配以高阻尼傳感器所測得的信號曲線，對那些振蕩較大的曲線如地震檢波器所測速度波曲線則不宜使用。

　　
    1劉明貴，佘詩剛，汪大國。樁基檢測技術(shù)指南。北京科學(xué)出版社，腳5 2文百紅，程方道。用于劃分磁異常場的新方法插值切割法。中南礦冶學(xué)院學(xué)報，1992135結(jié)論通過大量的模型和工程實例驗證明，目標(biāo)相關(guān)算法具有解釋速度快準(zhǔn)確度較高和抗干擾能力強(qiáng)等特點。解釋時不需要己知圍巖及異常體電阻率，只要用鼠標(biāo)點擊相關(guān)成像功能按鈕。全部解釋成像過程即可自動完成。

　　
    任何方法都不可能是萬能的，目標(biāo)相關(guān)算法同樣有它的局限性，由于解釋過程是用球形異常體曲線進(jìn)行相關(guān)計算，所以當(dāng)真實異常體所產(chǎn)生的異常曲線形態(tài)與之相差較大時會影響解釋精度。

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