CN110820814A - 一种桩基检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种桩基检测装置及方法。其中,桩基检测装置包括发射电极,其布设在发射孔内,发射孔平行且设置在桩基预设距离位置处,发射孔的深度大于或等于基桩的长度,同时发射电极的长度大于或等于基桩的长度;接收电极,其呈半圆形布置在地面上,且环绕在桩基周围;所述发射电极和接收电极均与CT设备相连,所述CT设备用于获取桩基的电阻率数据,并利用最小二乘法对电阻率数据进行反演成像,形成桩基电阻率三维切片。
Description
技术领域
本公开属于桩基检测领域,尤其涉及一种桩基检测装置及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息,不必然构成在先技术。
根据《建筑桩基检测技术规范》(JGJ106-2014),桩基检测的主要方法有静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法等几种。发明人发现,已有探测桩基的地球物理方法存在施工不灵活,容易受到其他因素的干扰,进而影响探测精度的问题。
发明内容
为了解决上述问题,本公开提供一种桩基检测装置及方法,其探测精度高、灵活方便,不占用施工时间。
为了实现上述目的,本公开采用如下技术方案:
本公开的第一方面提供一种桩基检测装置。
一种桩基检测装置,包括:
发射电极,其布设在发射孔内,发射孔平行且设置在桩基预设距离位置处,发射孔的深度大于或等于基桩的长度,同时发射电极的长度大于或等于基桩的长度;
接收电极,其呈半圆形布置在地面上,且环绕在桩基周围;
所述发射电极和接收电极均与CT设备相连,所述CT设备用于获取桩基的电阻率数据,并利用最小二乘法对电阻率数据进行反演成像,形成桩基电阻率三维切片。
作为一种实施方式,桩基的电阻率ρ为:
其中,K为已知常系数;I为恒稳点电源的电流强度;UM和UN分别对应桩基的M,N这两个观测点的电位。
作为一种实施方式,利用最小二乘法对电阻率数据进行反演成像的公式为:
本实施例利用线性迭代方式解决井地电阻率成像方法的非线性反演问题,提高了井地电阻率成像的效率。
作为一种实施方式,所述CT设备还与云端服务器相连,所述云端服务器与远程监控终端相连。
本实施例通过云端服务器将CT设备的三维成像切片传送至远程监控终端,实现了远程实时查看桩基检测的目的。
本公开的第二方面提供一种桩基检测方法。
一种桩基检测方法,包括:
根据桩基的位置及深度,确定发射孔的位置和深度,发射孔平行且设置在桩基预设距离位置处,发射孔的深度大于或等于基桩的长度;在发射孔内布设发射电极,使得发射电极的长度大于或等于基桩的长度;
在地面上布置半圆形接收电极,使得半圆形接收电极环绕在桩基周围;
将发射电极和接收电极分别CT设备连接,利用CT设备获取桩基的电阻率数据,并利用最小二乘法对电阻率数据进行反演成像,形成桩基电阻率三维切片。
作为一种实施方式,桩基的电阻率ρ为:
其中,K为已知常系数;I为恒稳点电源的电流强度;UM和UN分别对应桩基的M,N这两个观测点的电位。
作为一种实施方式,所述桩基检测方法还包括:
钻探发射孔的同时,采集不同深度的岩样图像,对岩样图像处理得到岩块成分,进而确定深度与桩基的电阻率对应关系。
作为一种实施方式,利用最小二乘法对电阻率数据进行反演成像的公式为:
本实施例利用线性迭代方式解决井地电阻率成像方法的非线性反演问题,提高了井地电阻率成像的效率。
本公开的有益效果是:
(1)与已有探测桩的地球物理方法相比,本公开利用井地CT原理进行探测分析识别的方法是近些年最先进的技术手段之一,其探测结果及精度对比其他方法而言,更契合现场实际情况,能够有效对各种桩进行精细的探测;由于井地CT预报方法主要从地面往下探测,其施工过程更加灵活方便,不受其他因素的干扰,不影响其他施工的进展,并且其可探测范围不受距离限制,可以灵活选择优先关心的区域,做到有的放矢。
(2)该方法对于实际桩底以及基岩分界面有很好的辨识能力,对桩的异常情况有很好的验证,这对实际工程具有良好的指导功能。
(3)本公开的该方法属于桩基井地CT探测方法,其精度高、灵活方便,不占用施工时间,除了单独打孔进行探测,也可以利用勘察孔、补勘孔或降水井等顺带实施探测。因此,该方法在桩基探测中优势明显,应用前景良好。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解,本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开,并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例的一种桩基检测装置结构示意图。
图2是本公开实施例的一种桩基检测方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示,本实施例的一种桩基检测装置,包括:
发射电极,其布设在发射孔内,发射孔平行且设置在桩基预设距离位置处,发射孔的深度大于或等于基桩的长度,同时发射电极的长度大于或等于基桩的长度;
接收电极,其呈半圆形布置在地面上,且环绕在桩基周围;
所述发射电极和接收电极均与CT设备相连,所述CT设备用于获取桩基的电阻率数据,并利用最小二乘法对电阻率数据进行反演成像,形成桩基电阻率三维切片。
需要说明的是,CT设备的结构属于现有结构。
其中,桩基的电阻率ρ为:
其中,K为已知常系数;I为恒稳点电源的电流强度;UM和UN分别对应桩基的M,N这两个观测点的电位。
利用最小二乘法对电阻率数据进行反演成像的公式为:
λ是吉洪诺夫正则化参数,上标-g表示增广逆矩阵,通常用矩阵反演算法计算得到,如奇异值分解方法、共轭梯度法或者最优线性搜索法。反演过程涉及计算ρa(ρκ)、雅克比矩阵和增广逆矩阵或对参数Sk优化线性搜索的综合计算。
把单元算子Wd=I设置为数据的加权矩阵,把式(1)用简单步长尺度算子变为
其中||·||代表欧几里得范数(矢量模量),是参考模形的参数,δρmax是电阻率变化的极大值,由式(1)或式(2)视情况给出的敏感度方程代替,很明显,这个尺度算子可以不用计算推广反演矩阵或者对Sk的最优线性搜索就能算出。所以,参照电阻率ρref,式(2)可以写成如下简单形式:
称为电阻率异常产状概率方程,式(4)是式(3)的标量形式,称ρ*(r)为电阻率模形的近似电阻率成像,式(4)或(5)可快速获得不同电极排列的电阻率图像。
本实施例利用线性迭代方式解决井地电阻率成像方法的非线性反演问题,提高了井地电阻率成像的效率。
作为另一种实施方式,所述CT设备还与云端服务器相连,所述云端服务器与远程监控终端相连。
本实施例通过云端服务器将CT设备的三维成像切片传送至远程监控终端,实现了远程实时查看桩基检测的目的。
如图2所示,本实施例的一种桩基检测方法,包括:
S101:根据设计桩基的位置及深度,确定发射孔的位置和深度,发射孔平行且设置在桩基预设距离位置处,发射孔的深度大于或等于基桩的长度;在发射孔内布设发射电极,使得发射电极的长度大于或等于基桩的长度;
S102:在地面上布置半圆形接收电极,使得半圆形接收电极环绕在桩基周围;
S103:将发射电极和接收电极分别CT设备连接,利用CT设备获取桩基的电阻率数据,并利用最小二乘法对电阻率数据进行反演成像,形成桩基电阻率三维切片。
其中,桩基的电阻率ρ为:
其中,K为已知常系数;I为恒稳点电源的电流强度;UM和UN分别对应桩基的M,N这两个观测点的电位。
作为一种实施方式,所述桩基检测方法还包括:
钻探发射孔的同时,采集不同深度岩土层分界面图像,对分界面进行识别,通过地电体本身电阻率差异值,确定岩土层分界面与桩基的电阻率相互对应位置。
作为一种实施方式,利用最小二乘法对电阻率数据进行反演成像的公式为:
把单元算子Wd=I设置为数据的加权矩阵,把式(1)用简单步长尺度算子变为
其中||·||代表欧几里得范数(矢量模量),是参考模形的参数,δρmax是电阻率变化的极大值,由式(1)或式(2)视情况给出的敏感度方程代替,很明显,这个尺度算子可以不用计算推广反演矩阵或者对Sk的最优线性搜索就能算出。所以,参照电阻率ρref,式(2)可以写成如下简单形式:
称为电阻率异常产状概率方程,式(4)是式(3)的标量形式,称ρ*(r)为电阻率模形的近似电阻率成像,式(4)或(5)可快速获得不同电极排列的电阻率图像。
需要说明的是,必要时可通过该井地电阻率CT进行溶洞、孤石、富水体的探测。
本实施例利用线性迭代方式解决井地电阻率成像方法的非线性反演问题,提高了井地电阻率成像的效率。
本实施例利用井地CT原理进行桩基探测,其中,井地CT同井间CT在方法原理上是一样的,通过电阻率对称四极装置进行电法探测,考虑到有些工程地质钻孔施工存在困难,而在地表面水平方向上可进行水平测线布置,发射电极采用钻孔形式,接收电极选择平行布线方式进行现场CT探测,经过大量的工程实例验证,该方法具有很好的探测分辨能力。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已,并不用于限制本公开,对于本领域的技术人员来说,本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种桩基检测装置,其特征在于,包括:
发射电极,其布设在发射孔内,发射孔平行且设置在桩基预设距离位置处,发射孔的深度大于或等于基桩的长度,同时发射电极的长度大于或等于基桩的长度;
接收电极,其呈半圆形布置在地面上,且环绕在桩基周围;
所述发射电极和接收电极均与CT设备相连,所述CT设备用于获取桩基的电阻率数据,并利用最小二乘法对电阻率数据进行反演成像,形成桩基电阻率三维切片。
2.如权利要求1所述的桩基检测装置,其特征在于,桩基的电阻率ρ为:
其中,K为已知常系数;I为恒稳点电源的电流强度;UM和UN分别对应桩基的M,N这两个观测点的电位。
4.如权利要求1所述的桩基检测装置,其特征在于,所述CT设备还与云端服务器相连,所述云端服务器与远程监控终端相连。
5.一种桩基检测方法,其特征在于,包括:
根据桩基的位置及深度,确定发射孔的位置和深度,发射孔平行且设置在桩基预设距离位置处,发射孔的深度大于或等于基桩的长度;在发射孔内布设发射电极,使得发射电极的长度大于或等于基桩的长度;
在地面上布置半圆形接收电极,使得半圆形接收电极环绕在桩基周围;
将发射电极和接收电极分别CT设备连接,利用CT设备获取桩基的电阻率数据,并利用最小二乘法对电阻率数据进行反演成像,形成桩基电阻率三维切片。
7.如权利要求5所述的桩基检测方法,其特征在于,所述桩基检测方法还包括:
钻探发射孔的同时,采集不同深度的岩样图像,对岩样图像处理得到岩块成分,进而确定深度与桩基的电阻率对应关系。
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