CN107748179B - 一种基于dts检测灌注桩完整性光纤加热影响半径确定方法 - Google Patents

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    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity

Abstract

本发明公开了一种基于DTS检测灌注桩完整性光纤加热影响半径确定方法，首先根据工程桩尺寸和DTS采集仪的距离分辨率确定模型试验桩的尺寸，按照确定的尺寸制作模型箱和钢筋笼；沿模型箱长度方向中心轴线上布置光纤，将光纤依次回路平行于中心轴线布置，相邻光纤在模型箱外侧预留一定长度；检测光纤线路是否有断点；在模型箱内灌注混凝土，养护固化后开始测试温度；选取回路平行的一路光纤，在其露出模型箱的两端连接光纤加热装置，测量不同加热功率下各段光纤上温度分布，根据各段光纤之间设置间距可确定对应加热功率下，加热光纤的影响半径。本发明为利用DTS检测灌注桩完整性提供标准化的理论依据，拓展了利用DTS检测灌注桩完整性应用范围。

Description

一种基于DTS检测灌注桩完整性光纤加热影响半径确定方法
技术领域
本发明属于工程基桩完整性检测领域，涉及一种基于DTS检测灌注桩完整性检测方法，尤其涉及一种基于DTS检测灌注桩完整性光纤加热影响半径确定方法。
背景技术
分布式光纤温度传感器，以光纤作为传感器，测量光纤沿线温度分布，其中光纤传感器又兼有传输功用。根据结构体的温度分布和温度场的变化规律，可以判断结构物的物理、力学性能，2001年，DTS(分布式光纤测温系统)被引入到国内，并在三峡工程坝体混凝土水化热、坝基渗漏中得到了成功应用。近些年来，DTS被提出应用于检测灌注桩的桩缺陷，通过一系列模型试验，验证了DTS检测断桩、夹泥、离析等桩缺陷的可行性，并建立了热传导系数与桩缺陷的定量关系式。DTS检测桩缺陷，与传统方法相比，不受混凝土龄期的限制，受检测桩成桩后即可进行，而且发现桩缺陷存在，可及时进行补强，缩短了工期。
由于DTS应用于桩缺陷检测研究时间较短，尚存在一些问题亟待解决。如光纤传感器测试结果的解译、光纤传感检测系统、检测流程的规范化等。需要继续对DTS应用于桩缺陷检测方法进一步完善，才能充分发挥其优势。
发明内容
设计光纤传感检测系统，必须确定光纤传感器的布置方式，针对竖向布置的光纤传感器，需要确定光纤传感器的间距及加热条件下，加热功率和对应的光纤传感器加热影响半径。
本发明的目的是提供一种试验装置和分析方法，确定加热光纤在混凝土桩内温度分布，以及加热光纤之间的相互影响，为利用DTS检测灌注桩完整性提供标准化的理论依据。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种基于DTS检测灌注桩完整性光纤加热影响半径确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、根据工程桩尺寸和DTS采集仪的距离分辨率确定模型试验桩的尺寸，按照模型试验桩的尺寸制作用于浇筑的模型箱；
步骤二、加工模型试验桩的钢筋笼；
步骤三、将钢筋笼放置在模型箱内，沿模型箱长度方向中心轴线上布置光纤，然后光纤依次回路平行于中心轴线布置，所有光纤位于同一个平面上，每相邻光纤在模型箱外侧预留一定长度；
步骤四、接好光纤两端的接头，检测光纤线路是否有断点；
步骤五、在模型箱内灌注混凝土，浇筑模型试验桩；
步骤六、模型试验桩养护固化后开始测试温度；
步骤七、选取回路平行的一路光纤，在其露出模型箱的两端连接光纤加热装置，测量不同加热功率下各段光纤上温度分布；
步骤八、试验数据分析，根据加热光纤两侧的非加热光纤温度分布，以及各段光纤之间设置间距可确定对应加热功率下，加热光纤的影响半径。
作为改进，在步骤一中，确定模型试验桩的尺寸具体方法为：根据工程桩的截面尺寸，确定模型试验桩的截面尺寸，根据DTS采集仪的距离分辨率确定模型试验桩的长度尺寸；
作为改进，步骤三中，将光纤与模型箱的模具节点固定，使得模型箱内悬空的光纤没有挠度。
作为改进，用于浇筑模型试验桩的模型箱内不放置钢筋笼，浇筑模型试验桩的混凝土根据具体工程设计的工程桩进行配比。
作为改进，将用于浇筑模型试验桩的模型箱放置在地下或模拟地下环境的恒温室内进行上述试验。
作为改进，模型箱采用横放或者竖向放置，模型箱的截面可以是方形、圆形或者多边形中的任意一种类型。
作为改进，步骤七中，选取回路平行的多路光纤同时加热，并测量各路光纤的温度，分析加热光纤温度场的相互影响。
作为改进，选取多路光纤同时加热时，加热光纤之间间隔相等。
作为改进，选取多路光纤同时加热时，加热光纤之间间隔不相等。
本发明的有益效果是：
本发明依据实际工程桩设置模型试验桩，并考虑了DTS采集仪的距离分辨率，能较为准确的确定相邻光纤传感器的间距和加热光纤的在模型试验桩内的温度分布，以及加热光纤之间的相互影响，为利用DTS检测灌注桩完整性提供标准化的理论依据，拓展了利用DTS检测灌注桩完整性应用范围。
附图说明
图1本发明采用的模型试装置。
图2为图1中模型试装置A1端截面上光纤分布示意图。
图3不同加热功率下加热光纤两侧稳态温度分布示意图。
1-模型试验桩，2-模型外光纤，3-光纤加热装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施，对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，本发明提供了一种基于DTS检测灌注桩完整性光纤加热影响半径确定方法，该方法采用的试验装置主要由模型试验桩1、光纤传感器、DTS采集仪、光纤加热装置3组成；
具体试验方法包括以下步骤：
步骤一、根据工程桩尺寸和DTS采集仪的距离分辨率确定模型试验桩1的尺寸，按照模型试验桩1的尺寸制作用于浇筑的模型箱，确定模型试验桩1的尺寸具体方法为：根据工程桩的截面尺寸，确定模型试验桩1的截面尺寸，根据DTS采集仪的距离分辨率确定模型试验桩1的长度尺寸；
步骤二、加工模型试验桩1的钢筋笼；
步骤三、将钢筋笼放置在模型箱内，沿模型箱长度方向中心轴线上布置光纤，然后光纤依次回路平行于中心轴线布置，所有光纤位于同一个平面上，每相邻光纤在模型箱外侧预留一定长度，即为模型外光纤2，此长度根据设计加热功率和模型箱的尺寸确定，将光纤与模型箱的模具节点固定，使得模型箱内悬空的光纤没有挠度；
步骤四、接好光纤两端的接头，检测光纤线路是否有断点；
步骤五、在模型箱内灌注混凝土，同时要振捣，保证浇注质量，浇筑模型试验桩1；
步骤六、模型试验桩1养护固化后开始测试温度；
步骤七、选取回路平行的一路光纤，在其露出模型箱的两端连接光纤加热装置3，测量不同加热功率下各段光纤上温度分布；
步骤八、试验数据分析，根据加热光纤两侧的非加热光纤温度分布，以及各段光纤之间设置间距可确定对应加热功率下，加热光纤的影响半径。
作为一种更优的实施例，用于浇筑模型试验桩1的模型箱内不放置钢筋笼，浇筑模型试验桩1的混凝土根据具体工程设计的工程桩进行配比。
作为一种更优的实施例，将用于浇筑模型试验桩1的模型箱放置在地下或模拟地下环境的恒温室内进行上述试验。
作为一种更优的实施例，模型箱采用横放或者竖向放置，模型箱的截面可以是方形、圆形或者多边形中的任意一种类型。
作为一种更优的实施例，步骤七中，选取回路平行的多路光纤同时加热，并测量各路光纤的温度，分析加热光纤温度场的相互影响。
作为一种更优的实施例，选取多路光纤同时加热时，加热光纤之间间隔相等或不等。
实施例1
本发明的试验操作流程为：
第一步：制作试验桩的模型箱，DTS距离分辨率为1m，确定模型试验桩1尺寸为：1.5m(长)×0.5m(宽)×0.5m(高)，为便于浇注混凝土，模型箱按照图1放置。
第二步：根据模型试验桩1尺寸，加工钢筋笼，钢筋笼保护层厚度可按工程桩设计(此步可选择设置)。
第三步：将光纤传感器按照图1所示来回叠加式均匀布置在模型箱内，每一层光纤在模型箱的A1、A2截面外预留一定长度；为了保证光纤在模型箱内不产生挠度，将光纤在模型箱的截面A1、A2上固定，所有光纤位于同一个平面内，且等距分布，本实施例光纤之间间距为40mm。
第四步：按照图2对每一层光纤进行编号，检测光纤传感器是否有断点。
第五步：按照工程桩混凝土配比参数进行模型试验桩1混凝土配比设计，按工程桩的要求灌注混凝土。
第六步：混凝土浇注完成后，开始进行测试，同时应按工程桩养护要求对模型试验桩1进行养护。
第七步：应用不同加热功率，对F0段光纤进行加热，检测对应不同加热功率的各段光纤上的稳态温度值。
第八步：试验数据分析，根据不同层光纤上的温度变化和各段光纤之间的间距，确定不同加热功率下，加热光纤的的影响半径，试验及试验结果如图3所示。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种基于DTS检测灌注桩完整性光纤加热影响半径确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、根据工程桩尺寸和DTS采集仪的距离分辨率确定模型试验桩的尺寸，按照模型试验桩的尺寸制作用于浇筑的模型箱，DTS为分布式光纤测温系统；
步骤二、加工模型试验桩的钢筋笼；
步骤三、将钢筋笼放置在模型箱内，将光纤叠加式均匀布置在模型箱内，然后光纤依次回路平行于模型箱长度方向中心轴线布置，所有光纤位于同一个平面上，每相邻光纤在模型箱外侧预留一定长度；
步骤四、接好光纤两端的接头，检测光纤线路是否有断点；
步骤五、在模型箱内灌注混凝土，浇筑模型试验桩；
步骤六、模型试验桩养护固化后开始测试温度；
步骤七、选取回路平行于模型箱长度方向中心轴的一路光纤，在其露出模型箱的两端连接光纤加热装置，测量不同加热功率下各段光纤上温度分布；
步骤八、试验数据分析，根据加热光纤两侧的非加热光纤温度分布，以及各段光纤之间设置间距可确定对应加热功率下，加热光纤的影响半径。
2.如权利要求1所述的基于DTS检测灌注桩完整性光纤加热影响半径确定方法，其特征在于：在步骤一中，确定模型试验桩的尺寸具体方法为：根据工程桩的截面尺寸，确定模型试验桩的截面尺寸，根据DTS采集仪的距离分辨率确定模型试验桩的长度尺寸。
3.如权利要求1所述的基于DTS检测灌注桩完整性光纤加热影响半径确定方法，其特征在于：步骤三中，将光纤与模型箱的模具节点固定，使得模型箱内悬空的光纤没有挠度。
4.如权利要求1所述的基于DTS检测灌注桩完整性光纤加热影响半径确定方法，其特征在于：将用于浇筑模型试验桩的模型箱放置在地下或模拟地下环境的恒温室内进行试验。
5.如权利要求1所述的基于DTS检测灌注桩完整性光纤加热影响半径确定方法，其特征在于：模型箱采用横放或者竖向放置，模型箱的截面是方形、圆形或者多边形中的任意一种类型。
6.如权利要求1所述的基于DTS检测灌注桩完整性光纤加热影响半径确定方法，其特征在于：步骤七中，选取回路平行的多路光纤同时加热，并测量各路光纤的温度，分析加热光纤温度场的相互影响。
7.如权利要求6所述的基于DTS检测灌注桩完整性光纤加热影响半径确定方法，其特征在于：选取多路光纤同时加热时，加热光纤之间间隔相等。
8.如权利要求6所述的基于DTS检测灌注桩完整性光纤加热影响半径确定方法，其特征在于：选取多路光纤同时加热时，加热光纤之间间隔不相等。
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