專利名稱：分析確定地下樁貫入長(zhǎng)度及其存在的無(wú)損測(cè)量方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定地下樁的貫入長(zhǎng)度及其存在的無(wú)損測(cè)量方法，以及該方法所使用的無(wú)損測(cè)量裝置。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種適用于在樁頂部存在建筑結(jié)構(gòu)從而導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)樁的檢測(cè)的區(qū)域，對(duì)樁的貫入長(zhǎng)度及存在的損壞進(jìn)行分析的無(wú)損測(cè)量方法，該方法是根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，通過(guò)水平或垂直用錘敲擊建筑物產(chǎn)生水平彈性波，在鄰近預(yù)測(cè)樁存在的側(cè)面區(qū)域埋設(shè)具有中空部分的PVC管，將能夠接收水平彈性波的接收器放入PVC管的中空部分中，對(duì)由錘敲擊產(chǎn)生的水平彈性波以及由泥土產(chǎn)生的水平彈性波進(jìn)行接收和分析，從而確定地下樁的貫入長(zhǎng)度及其存在。
此外，本發(fā)明還涉及一種無(wú)損測(cè)量裝置的錘，無(wú)論從任意方向敲擊包含樁水平頭的建筑結(jié)構(gòu)或建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)邊或表面，其也能夠產(chǎn)生水平彈性波，測(cè)量所產(chǎn)生的沖擊力并向深處傳送水平彈性波。
背景技術(shù)：
通常來(lái)說(shuō)，隨著工業(yè)的發(fā)展，橋梁，港口以及住宅等隨著時(shí)代的進(jìn)步變得越來(lái)越大、越來(lái)越高。
這樣的大型建筑物必須要有埋設(shè)在其地下的樁來(lái)支撐它們。
這類樁包括現(xiàn)場(chǎng)澆注樁、大尺徑現(xiàn)場(chǎng)澆注樁、打入樁、預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土樁(PC)、預(yù)張離心高強(qiáng)度混凝土樁(PHC)、鋼管樁等等。通常將這類樁埋入到地面下的巖石層中。但是，在將這類樁埋入到地面下的巖石層或者進(jìn)行混凝土澆注的過(guò)程中，打入樁、預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土樁(PC)、預(yù)張離心高強(qiáng)度混凝土樁(PHC)、鋼管樁可能會(huì)出現(xiàn)變形或者斷裂。進(jìn)一步地說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)澆注樁的深處的底端由于地下水的影響會(huì)出現(xiàn)蜂窩狀或者外表面斷裂。
為了獲悉所出現(xiàn)的上述問(wèn)題而所采取的方法包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)荷載測(cè)試方法、沖擊彈性波測(cè)試方法、空對(duì)空聲速記錄測(cè)試方法、水平彈性波測(cè)試方法等等。而所有這些測(cè)試方法所涉及的都是一種對(duì)在其上不存在建筑結(jié)構(gòu)物的地下樁實(shí)施整個(gè)測(cè)試的無(wú)損測(cè)試方法。
下面舉例對(duì)上述四種傳統(tǒng)測(cè)試方法中的沖擊彈性測(cè)試進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。如圖1所示，通過(guò)用錘1，即彈性波產(chǎn)生單元，垂直敲擊樁2的頂端3產(chǎn)生彈性波4。將接收水平彈性波4的地音探測(cè)器5水平安裝在樁2的頂端3，并與產(chǎn)生彈性波4的錘1在同一線上。地音探測(cè)器5接收來(lái)自彈性波4到達(dá)樁2底端的返回波，從而確定樁2的貫入長(zhǎng)度。
然而，上述方法是一種為了檢測(cè)如上所述的在其上方不存在建筑結(jié)構(gòu)物的樁而構(gòu)造的方法。如果在樁的上方存在建筑結(jié)構(gòu)物，那就不可能通過(guò)用錘敲擊樁的頂部而產(chǎn)生彈性波。為什么當(dāng)樁的上方存在建筑物時(shí)不能夠使用這種錘，原因?qū)⒃谌缦玛P(guān)于無(wú)損測(cè)試裝置的錘的描述中具體地闡述。
由于地下樁的變形或者斷裂、地下水的影響在樁的底部所產(chǎn)生的蜂窩狀或者外表面的斷裂，橋梁、港口、房屋等在樁上部的大型建筑物就會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降，從而導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)問(wèn)題，因此，確定樁即建筑物的基礎(chǔ)部分的貫入長(zhǎng)度及其存在就很必要了。但是，直到現(xiàn)在，還沒(méi)有分析建筑物下部的樁的存在，過(guò)程損壞以及類似問(wèn)題的方法來(lái)解決這些問(wèn)題。
鑒于上述問(wèn)題，檢測(cè)建筑物載荷能力以及評(píng)估樁的存在和損壞的方法包括通過(guò)挖掘樁或者建筑物的周圍，從而直觀的檢查樁是否存在損壞以及損壞的位置的方法；通過(guò)鉆探近建筑物下部設(shè)置沉降計(jì)和傾角計(jì)確定建筑物的連續(xù)沉降和傾角的方法。然而，后一種方法并不能測(cè)定樁存在。
在上述方法中，前一種方法是通過(guò)建筑物周邊的挖掘從而進(jìn)行直觀的檢查，但是所存在的問(wèn)題是，在實(shí)際操作中不容易實(shí)現(xiàn)建筑物底部的挖掘，并且即使進(jìn)行挖掘，還需要大型的挖掘機(jī)和為了解決挖掘所帶來(lái)的建筑物安全問(wèn)題而調(diào)動(dòng)的大型設(shè)備，這些都將導(dǎo)致消耗大量的時(shí)間和金錢。
另外，后一種方法所存在的問(wèn)題是，盡管能夠了解上層建筑物的連續(xù)沉降和傾角，但是導(dǎo)致沉降和傾斜的確切原因并不能分析得出，并且這種方法也將消耗大量的測(cè)量時(shí)間和金錢。
如圖2所示，在傳統(tǒng)的無(wú)損測(cè)試裝置中，通過(guò)施加沖擊產(chǎn)生水平彈性波的錘1包括產(chǎn)生水平彈性波的鋼質(zhì)體10、測(cè)量在鋼質(zhì)體10中產(chǎn)生水平彈性波的力的柱狀件11、連接到鋼質(zhì)體10上的把手12、附加在鋼質(zhì)體10的一側(cè)用來(lái)保護(hù)對(duì)于沖擊敏感的柱狀件11的硬橡膠13、安裝在鋼質(zhì)體10和把手12中用來(lái)傳輸由柱狀件11測(cè)得的力的信號(hào)的電纜14以及耦接在為了向分析器15傳遞信號(hào)而與分析器15連接的電纜16的一端的連接裝置(未示出)上的電纜終端17。
如此構(gòu)造的錘1僅能夠?qū)嵤┡c一個(gè)方向相關(guān)的待測(cè)樁或者建筑物的測(cè)量，這是因?yàn)殍b于柱狀件11的特性，柱狀件僅能夠測(cè)量一個(gè)方向上的力。如果想確定地下樁的貫入長(zhǎng)度，只有在樁的頂部不存在建筑物時(shí)是可行的，但是，當(dāng)樁的頂部存在建筑物時(shí)，確定樁的貫入長(zhǎng)度就不可行了。
也就是說(shuō)，如上所述，為了確定地下樁的貫入長(zhǎng)度，必須用錘敲擊樁的上部。因此，在樁的上方存在建筑物的情況下，僅能用錘敲擊建筑物的頂部，這就使準(zhǔn)確確定樁的貫入長(zhǎng)度不可行了。
并且，如果用錘敲擊建筑物的側(cè)邊，那就不是在確定埋在建筑物的底部的樁的貫入長(zhǎng)度及其存在，而是確定建筑物側(cè)邊的厚度。
關(guān)于確定樁的貫入長(zhǎng)度或其存在的闡述表明樁存在的檢測(cè)不是僅利用一個(gè)錘就可以實(shí)現(xiàn)的，而是要利用一個(gè)由錘、接收器、分析器而組成的無(wú)損測(cè)試裝置才能實(shí)現(xiàn)。上述解釋僅是為了對(duì)技術(shù)內(nèi)容的全面解釋而作出的。
此外，雖然用來(lái)確定地下樁的貫入長(zhǎng)度及其存在的錘僅能夠通過(guò)測(cè)量無(wú)方向的力才能夠完全的發(fā)揮它的性能，但是它采用了價(jià)格昂貴的柱狀件以及為了保護(hù)柱狀件而附加在鋼質(zhì)體也就是施加沖擊的一側(cè)的硬橡膠。這就削弱了錘在沖擊操作中遠(yuǎn)距離發(fā)射高質(zhì)量的彈性波的力量。進(jìn)一步說(shuō)，因?yàn)榉治霰容^深的樁需要相當(dāng)大的力的沖擊，這就可能損壞對(duì)沖擊靈敏的柱狀件。更進(jìn)一步，在柱狀件損壞的情況下，柱狀件是不可修復(fù)的，因此必須更換整個(gè)錘。
發(fā)明概述本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中提到的問(wèn)題而設(shè)計(jì)的，因此，本發(fā)明的目的是提供一種為了能夠遠(yuǎn)距離向深處發(fā)射水平彈性波而完全由鋼制成的無(wú)損測(cè)量裝置，該裝置能夠利用具有完全無(wú)方向性應(yīng)變片的錘無(wú)論是沖擊建筑物的側(cè)邊、表面還是樁的頂端都能夠檢測(cè)樁的貫入長(zhǎng)度及其存在，該裝置包括能夠接收由錘產(chǎn)生的水平彈性波信號(hào)的接收器以及用來(lái)分析由錘產(chǎn)生的沖擊力信號(hào)和由接收器接收到的水平彈性波信號(hào)的分析器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有當(dāng)安裝在錘中的應(yīng)變片損壞時(shí)能夠方便的更換用來(lái)安裝/拆除應(yīng)變片的嵌入空間部分的無(wú)損測(cè)量裝置的錘，其中在錘的嵌入空間部分內(nèi)表面具有螺紋，并且具有與螺紋嚙合的嚙合螺栓，為了防止由于沖擊造成的損壞，應(yīng)變片從實(shí)施沖擊的另一側(cè)裝入并用環(huán)氧膜塑封裝。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種通過(guò)利用上述的由錘、接收器和分析器組成的無(wú)損測(cè)量裝置確定和分析地下樁的貫入長(zhǎng)度及其存在的無(wú)損測(cè)量方法，該方法包括以下步驟形成插入空間部分的挖掘步驟，以便在與待測(cè)的地下樁相隔一預(yù)定距離的地點(diǎn)，插入具有中空部分的圓柱管，深度超過(guò)地下樁頂部；將圓柱管放入插入空間的圓柱管插入步驟；將能夠接收水平彈性波的接收器放入圓柱管的接收器插入步驟；用錘敲擊樁頂部建筑物側(cè)邊的錘敲擊步驟；測(cè)量和分析由于用錘敲擊建筑物的側(cè)邊產(chǎn)生的沖擊力信號(hào)和水平彈性波信號(hào)的分析步驟。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種確定和分析地下樁的貫入長(zhǎng)度及其存在的無(wú)損測(cè)量方法，包括以下步驟操作開始信號(hào)輸入步驟(a)，為了在樁可能存在區(qū)域的建筑物的頂部產(chǎn)生水平彈性波，由用戶利用錘在建筑物頂端施加力產(chǎn)生輸入操作開始信號(hào)；水平彈性波接收步驟(b)，在步驟(a)中對(duì)可能埋入樁的上層建筑產(chǎn)生水平彈性波輸入，并由接收器接收水平彈性波；以及圖像輸出顯示步驟(c)，通過(guò)結(jié)合在步驟(a)和(b)中接收到的水平彈性波紀(jì)錄樁的貫入長(zhǎng)度及其存在，將樁的損壞結(jié)果存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，并通過(guò)圖像輸出單元顯示這些結(jié)果。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種利用無(wú)損測(cè)量裝置確定和分析地下樁的貫入長(zhǎng)度及其存在的無(wú)損測(cè)量方法，它包括以下步驟形成插入空間部分的挖掘步驟，以便在與待測(cè)的地下樁相隔一預(yù)定距離的地點(diǎn)，插入具有中空部分的圓柱管，深度超過(guò)地下樁頂部；將圓柱管放入插入空間的圓柱管插入步驟；將能夠接收水平彈性波的接收器放入圓柱管的接收器插入步驟；用錘敲擊樁頂部建筑物側(cè)邊的錘敲擊步驟；以及測(cè)量和分析由于用錘敲擊建筑物的側(cè)邊產(chǎn)生的沖擊力信號(hào)和水平彈性波信號(hào)的分析步驟。
在無(wú)損測(cè)量裝置中使用的錘包括施加沖擊產(chǎn)生水平彈性波的主體，連接到主體上便于使用的把手，測(cè)量所施加沖擊的沖擊力的傳感器，其中主體完全由鋼所構(gòu)成并且在其一端具有能夠嵌入傳感器的嵌入空間部分，在嵌入空間部分的內(nèi)表面具有嚙合螺紋和嚙合螺栓，通過(guò)螺栓與螺紋的嚙合固定所嵌入的傳感器，因此，鋼主體很容易產(chǎn)生彈性波，并且在傳感器損壞時(shí)便于更換。
優(yōu)選的是，傳感器是具有良好抗沖擊耐用性和完全無(wú)方向性的應(yīng)變片。將應(yīng)變片嵌入到主體的嵌入空間部分，并由嵌入空間部分內(nèi)表面的螺紋和嚙合螺栓固定、安裝。優(yōu)選的是，為了保護(hù)其免受沖擊，將其用環(huán)氧膜塑封裝并安裝在沖擊部分的另一側(cè)。


參照附圖，從后面對(duì)實(shí)施例描述將會(huì)使本發(fā)明的目的及其他方面更清楚。附圖中圖1是樁頂部無(wú)建筑物時(shí)確定地下樁的貫入長(zhǎng)度的無(wú)損測(cè)量方法的示意框圖；圖2是無(wú)損測(cè)量裝置的示意框圖以及傳統(tǒng)無(wú)損測(cè)量裝置的錘的截面圖；
圖3是無(wú)損測(cè)量裝置框圖；圖4是本發(fā)明無(wú)損測(cè)量裝置示意框圖和無(wú)損測(cè)量裝置的錘的截面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明無(wú)損測(cè)量裝置確定地下樁的貫入長(zhǎng)度及其存在的過(guò)程流程圖；圖6是地下樁的狀態(tài)圖以及根據(jù)本發(fā)明的無(wú)損測(cè)量方法確定的樁狀態(tài)的波形圖；以及圖7是另一個(gè)地下樁的狀態(tài)圖和根據(jù)本發(fā)明的無(wú)損測(cè)量方法確定的樁狀態(tài)的波形圖；優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明在下面的描述中，參考附圖對(duì)本發(fā)明的確定地下樁貫入長(zhǎng)度及其存在的無(wú)損測(cè)量方法以及本方法根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所使用的無(wú)損測(cè)量裝置進(jìn)行描述。
圖3是本發(fā)明無(wú)損測(cè)量裝置的示意框圖。圖4是本發(fā)明無(wú)損測(cè)量裝置的示意框圖和無(wú)損測(cè)量裝置的錘截面圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明無(wú)損測(cè)量裝置確定地下樁的貫入長(zhǎng)度及其存在的過(guò)程流程圖。圖6是地下樁的狀態(tài)圖以及根據(jù)本發(fā)明的無(wú)損測(cè)量方法確定的埋樁狀態(tài)的波形圖。圖7是另一個(gè)地下樁的狀態(tài)圖以及根據(jù)本發(fā)明的無(wú)損測(cè)量方法確定的樁狀態(tài)的波形圖。
如圖3所示，本發(fā)明的無(wú)損測(cè)量裝置100包括錘200，接收器300，分析器400，連接錘200和分析器400的連接裝置A 500以及連接接收器300和分析器400的連接裝置B 600。
如圖4所示，錘200用來(lái)施加沖擊，測(cè)量由所施加沖擊產(chǎn)生的沖擊力，并將其傳遞給分析器400。錘200包括施加沖擊的主體201，連接到主體201上的把手202，安裝在主體201內(nèi)測(cè)量由所施加的沖擊產(chǎn)生的沖擊力的應(yīng)變片203，安裝在把手202內(nèi)與應(yīng)變片203連接將應(yīng)變片測(cè)量到的沖擊力信號(hào)傳送給分析器400的電纜204，以及與電纜204連接、安裝在把手202內(nèi)部末端并與連接裝置A500嚙合的電纜終端205，用于和分析器400連接。
更具體地說(shuō)，主體201完全由鋼所構(gòu)成，在主體201的一側(cè)具有嵌入應(yīng)變片203的嵌入空間部分206，在嵌入空間部分206的內(nèi)表面具有與嚙合螺栓208嚙合固定應(yīng)變片203的嚙合螺紋207，因此，全鋼體201很容易產(chǎn)生彈性波，并且在傳感器損壞時(shí)便于更換。
此外，應(yīng)變片203被插入嵌入空間部分206，并且被形成在嵌入空間部分206內(nèi)的螺紋207和螺栓208固定安裝。優(yōu)選地，為了保護(hù)應(yīng)變片免受沖擊，將應(yīng)變片安裝在沖擊部分209的另一側(cè)，并通過(guò)環(huán)氧膜塑封裝。
主體201以及錘200的把手202可以做成圓柱、矩形柱、六邊形柱、三角形柱以及類似的任意形狀。但是，為了用戶用其敲擊的方便，將其做成圓柱形更可取。
由于主體201完全由鋼構(gòu)成，因此，上述錘200能夠向很深的區(qū)域發(fā)射水平彈性波。
此外，作為測(cè)量產(chǎn)生水平彈性波的沖擊力信號(hào)的傳感器，應(yīng)用完全無(wú)方向性的應(yīng)變片203。
為了檢測(cè)地下樁的貫入長(zhǎng)度及其存在，通過(guò)由鋼體201和無(wú)方向性的應(yīng)變片203組成的錘200與接收器300和分析器400相連接，當(dāng)希望檢查樁的貫入長(zhǎng)度及其存在時(shí)，有可能實(shí)現(xiàn)對(duì)埋在很深區(qū)域的樁的貫入長(zhǎng)度及其存在的測(cè)量。此外，即使沖擊樁的水平端或者樁的頂端上的建筑物的側(cè)邊或者表面，也有可能實(shí)現(xiàn)地下樁的貫入長(zhǎng)度及其存在的測(cè)量。
更特別地，應(yīng)變片203能夠測(cè)量來(lái)自任何方向的沖擊力信號(hào)。如果通過(guò)安裝于無(wú)損測(cè)量裝置100的錘200適應(yīng)于應(yīng)變片203來(lái)檢測(cè)地下樁的貫入長(zhǎng)度及其存在，那么無(wú)論在樁的頂端是否存在建筑物都可以實(shí)現(xiàn)其測(cè)量。
換句話說(shuō)，即使用錘200敲擊樁頂部的建筑物的側(cè)邊或者表面，也能夠確定樁的貫入長(zhǎng)度及其存在。
這里關(guān)于樁的貫入長(zhǎng)度及其存在的確定或者測(cè)量的闡述并不是表示僅通過(guò)使用錘200就能夠?qū)崿F(xiàn)這種檢測(cè)，而是表示通過(guò)由鋼體201和應(yīng)變片203組成的錘200與接收器300和分析器400的連接，將由錘200沖擊產(chǎn)生的水平彈性波信號(hào)和沖擊力信號(hào)傳送到分析器400進(jìn)行信號(hào)分析，獲得波形從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。
這里對(duì)應(yīng)變片203作簡(jiǎn)要解釋。應(yīng)變片分為應(yīng)用于電測(cè)量中的電應(yīng)變片和應(yīng)用于機(jī)械測(cè)量的機(jī)械應(yīng)變片。電應(yīng)變片通過(guò)附加在結(jié)構(gòu)體上的電阻在結(jié)構(gòu)體變形過(guò)程中發(fā)生的變化測(cè)量結(jié)構(gòu)體的應(yīng)變，機(jī)械應(yīng)變片通過(guò)機(jī)械測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間距離的微小變化測(cè)量結(jié)構(gòu)體的應(yīng)變。
在本發(fā)明的錘200中，采用了具有良好耐用性和完全無(wú)方向性的電應(yīng)變片203。然而，即使微小震動(dòng)、微小移動(dòng)或者沖擊，應(yīng)變片都會(huì)產(chǎn)生力的信號(hào)。因此，為了使應(yīng)變片203與錘200相適應(yīng)，采用僅能夠接收在特定力的范圍內(nèi)的沖擊力信號(hào)的應(yīng)變片，或者在分析器400中配備具有僅能夠感應(yīng)特定沖擊力的范圍內(nèi)的信號(hào)的濾波器。
在本說(shuō)明書中，特定力的范圍指的是通過(guò)去除由于微小震動(dòng)或者微小沖擊而產(chǎn)生的沖擊力，僅測(cè)量由錘200敲擊建筑物產(chǎn)生的沖擊力。一般來(lái)說(shuō)，其僅測(cè)量在上下頻帶寬度范圍內(nèi)的力的信號(hào)。
如圖3所示，接收器300通常采用速度計(jì)、地音探測(cè)器等等，用來(lái)接收由錘200產(chǎn)生的水平彈性波，并將其傳送給分析器400。
本發(fā)明的分析器400包括為錘200、接收器300以及分析器400提供電源的電源板401，將接收到的來(lái)自錘200和接收器300的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸給濾波單元403的接口板402，檢查來(lái)自于接口板402的數(shù)據(jù)信號(hào)是否落在待測(cè)的上/下頻帶寬度范圍之內(nèi)，并僅將落在上/下頻帶寬度范圍之內(nèi)的信號(hào)傳送給數(shù)據(jù)采集板404的濾波單元403，存儲(chǔ)來(lái)自于濾波單元403的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集板404，具有通過(guò)采用基本算法比較和分析存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)采集板404中的數(shù)據(jù)來(lái)判斷樁的貫入長(zhǎng)度及其存在的處理器的計(jì)算機(jī)板405及以波形圖形式輸出由計(jì)算機(jī)板405獲得的數(shù)據(jù)的LCD顯示器406。
無(wú)損測(cè)量裝置100包括由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序，記錄程序并存儲(chǔ)由無(wú)損測(cè)量方法獲得的數(shù)據(jù)的操作板，以及能夠讀取程序和所獲得數(shù)據(jù)的記錄介質(zhì)。
如圖5所示，利用本發(fā)明的無(wú)損測(cè)量方法確定地下樁的貫入長(zhǎng)度及其存在的過(guò)程是通過(guò)采用無(wú)損測(cè)量裝置100實(shí)施的，該裝置包括具有應(yīng)變片203用于施加沖擊并對(duì)于所施加的沖擊力信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的錘200，接收由錘200產(chǎn)生的水平彈性波信號(hào)的接收器300，和接收由應(yīng)變片203測(cè)量到的沖擊力信號(hào)以及來(lái)自接收器300的水平彈性波信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行確定和分析的分析器400。上述過(guò)程包括形成插入空間部分的挖掘步驟S1，以便在與待測(cè)的地下樁相隔一預(yù)定距離處，以超過(guò)地下樁頂部的深度插入具有中空部分的圓柱管700；將圓柱管700放入插入空間的圓柱管插入步驟S2；將能夠接收水平彈性波的接收器300放入圓柱管的接收器插入步驟S3；用錘200敲擊樁頂部建筑物側(cè)邊的錘敲擊步驟S4；以及測(cè)量和分析用錘200敲擊建筑物的側(cè)邊產(chǎn)生的沖擊力信號(hào)和水平彈性波的分析步驟S5。
更具體地說(shuō)，除了形成插入空間部分的挖掘步驟S1，將圓柱管放入插入空間部分的步驟S2，將接收器放入圓柱管中的步驟S3，用錘敲擊建筑物的敲擊步驟S4以及測(cè)量和分析由錘敲擊產(chǎn)生的沖擊力信號(hào)和水平彈性波信號(hào)的步驟S5之外，順序地以預(yù)定間距S31和S32提升放入圓柱管700中的接收器300，在順序地提升接收器300的預(yù)定間隔中，用錘200順序地敲擊建筑物的側(cè)邊S41，在提升接收器的預(yù)定間隔中，由錘敲擊建筑物的側(cè)邊所產(chǎn)生的沖擊力信號(hào)以及水平彈性波被分析器400順序地接收，并進(jìn)行分析和測(cè)量。
在此，圓柱管700可以是鋼管、鋁管或PVC管，優(yōu)選的是PVC管。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，該過(guò)程包括為了在樁可能存在區(qū)域的建筑物的頂部產(chǎn)生水平彈性波，由用戶利用錘在建筑物頂端施加力產(chǎn)生輸入操作開始信號(hào)的操作開始信號(hào)輸入步驟(a)；在步驟(a)中對(duì)可能埋入樁的上層建筑產(chǎn)生水平彈性波輸入，以及由接收器接收水平彈性波的水平彈性波接收步驟(b)；以及通過(guò)結(jié)合在步驟(a)和(b)中接收到的水平彈性波，紀(jì)錄樁的貫入長(zhǎng)度及其存在，將樁的損壞存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，以及通過(guò)圖像輸出單元顯示這些結(jié)果的圖像輸出顯示步驟(c)。
在下文中，將對(duì)采用由錘、接收器和分析器組成的無(wú)損測(cè)量裝置的無(wú)損測(cè)量方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
如圖6所示，首先將由錘200、接收器300以及分析器400組成的無(wú)損測(cè)量裝置100放置在待測(cè)地下樁800的附近。然后，在與待測(cè)地下樁800相距預(yù)定距離的地點(diǎn)形成一個(gè)較地下樁800的頂端更深的能夠容納具有中空部分的圓柱管700的插入空間部分，并將圓柱管700放入插入空間部分，將能夠接收水平彈性波201的接收器300放入到圓柱管700的底部。
上述過(guò)程的順序整是可以改變的。
也就是說(shuō)，可以在形成容納圓柱管700的插入空間部分之后，再放置無(wú)損測(cè)量裝置100。
在完成上述過(guò)程之后，如果用錘200敲擊建筑物801的側(cè)邊，那么產(chǎn)生的水平彈性波802被傳送到埋設(shè)在建筑物801底部的樁800，與此同時(shí)，接收器300接收到水平彈性波802并將其傳送到分析器400。此外，由錘200敲擊建筑物801的側(cè)邊而產(chǎn)生的沖擊力信號(hào)也被傳送到分析器400中。
由上述過(guò)程步驟傳送到分析器400的信號(hào)以波形的形式被顯示，并且可以通過(guò)波形檢測(cè)樁的貫入長(zhǎng)度及其存在。
實(shí)施例1如圖6所示，假設(shè)樁的貫入長(zhǎng)度是4.5米，容納接收器的圓柱管插入的深度達(dá)到5.5米，接收器放置于圓柱管的底部，然后，用錘敲擊建筑物的側(cè)邊。由于樁的貫入長(zhǎng)度是4.5米，因此，在5.5米處就不會(huì)產(chǎn)生沿樁向下傳遞的水平彈性波，也就不會(huì)檢測(cè)到信號(hào)。
即使提升接收器0.5米到達(dá)5米處，這時(shí)用錘敲擊，由于樁的貫入長(zhǎng)度是4.5米，因此，也不會(huì)檢測(cè)到信號(hào)。
當(dāng)以預(yù)定間隔提升接收器時(shí)，對(duì)建筑物施加沖擊，接收器在存在樁的區(qū)段感應(yīng)到水平彈性波，而由于樁的介質(zhì)阻尼的存在，因此，感受到的水平彈性波相比較水平波形存在變形。變形的波形的存在表明樁的存在。
由于水平彈性波的傳遞時(shí)間依賴于樁的長(zhǎng)度，因此，變形波沿時(shí)間軸成斜線顯示。換句話說(shuō)，接收器感應(yīng)水平彈性波的時(shí)間延長(zhǎng)了。
在圖6所示的波形圖中，P1是樁開始的部分，P4是樁結(jié)束的部分。在樁存在的區(qū)域，圖中所示的波形存在跳躍。沿變形波所畫的斜線的長(zhǎng)度成為樁的貫入長(zhǎng)度。
實(shí)施例2如圖7所示，通過(guò)上述無(wú)損測(cè)量方法檢測(cè)樁的貫入長(zhǎng)度及其存在時(shí)，在樁的中間部分存在斷裂時(shí)，樁的貫入長(zhǎng)度如波形圖顯示。
在如圖所示的建筑物底部的樁與從該樁斷裂的另一部分樁之間的介質(zhì)與樁的介質(zhì)存在差異，因此，水平彈性波不能通過(guò)斷裂的介質(zhì)進(jìn)行傳播，也就不能夠檢測(cè)到樁的貫入長(zhǎng)度及其存在。
盡管示出并說(shuō)明了示例性實(shí)施例，但是在前述的公開中預(yù)期了大量的改進(jìn)、改變和置換。在一些例子中，可以采用實(shí)施例中的部分特征，而不采用相關(guān)的其他特征。相應(yīng)的，所附權(quán)利要求應(yīng)該理解為在實(shí)施例公開的范疇內(nèi)的最寬的范圍。
即使在地下樁的頂部存在建筑物時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的確定地下樁貫入長(zhǎng)度及其存在的無(wú)損測(cè)量方法和實(shí)施此方法的無(wú)損測(cè)量裝置也能夠確定樁的貫入長(zhǎng)度及其存在，并且由于主體完全由鋼所組成，因此，能夠遠(yuǎn)距離的發(fā)射水平彈性波從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于很深區(qū)域的樁的貫入長(zhǎng)度及其存在的確定。此外，由于采用完全無(wú)方向性的應(yīng)變片測(cè)量產(chǎn)生彈性波的沖擊力，因此，即使對(duì)地下樁的水平端或者樁頂端的建筑物的側(cè)邊或者表面施加沖擊，應(yīng)用本發(fā)明的無(wú)損檢測(cè)裝置也能夠確定地下樁的貫入長(zhǎng)度及其存在。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用無(wú)損測(cè)量裝置確定和分析地下樁的貫入長(zhǎng)度及其存在的無(wú)損測(cè)量方法，其中，所述無(wú)損測(cè)量裝置包括施加沖擊并且具有測(cè)量所施加沖擊的沖擊力的傳感器的錘，接收由錘的沖擊所產(chǎn)生的水平彈性波的接收器，和接收傳感器檢測(cè)到的由于錘沖擊所產(chǎn)生的沖擊力信號(hào)以及接收器接收到的水平彈性波并對(duì)其進(jìn)行測(cè)量分析的分析器，所述方法包括形成插入空間部分的挖掘步驟，以便在與被測(cè)的地下樁相隔一預(yù)定距離處形成深度超過(guò)地下樁頂部的容納具有中空部分的圓柱管；將圓柱管放入插入空間部分的圓柱管插入步驟；將能夠接收水平彈性波的接收器放入圓柱管的接收器插入步驟；用錘敲擊樁頂部建筑物側(cè)邊的錘敲擊步驟；及測(cè)量和分析用錘敲擊建筑物的側(cè)邊產(chǎn)生的沖擊力信號(hào)和水平彈性波的分析步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成插入空間部分的挖掘步驟，將圓柱管放入插入空間部分的圓柱管插入步驟，將接收器放入圓柱管的接收器插入步驟，以及測(cè)量和分析由于錘敲擊產(chǎn)生的沖擊力信號(hào)的分析步驟，還包括當(dāng)順序的以預(yù)定間距提升放入圓柱管中的接收器時(shí)，在接收器順序提升的預(yù)定間距中順序地敲擊建筑物的側(cè)邊的步驟，與此同時(shí)分析器順序地接收并分析和測(cè)量由錘敲擊建筑物的側(cè)邊產(chǎn)生的沖擊力信號(hào)以及水平彈性波。
3.一種無(wú)損測(cè)量裝置的錘，包括主體；與主體連接的把手；及安裝在主體內(nèi)測(cè)量所施加沖擊的沖擊力的傳感器；其中，主體完全由鋼構(gòu)成并在其一側(cè)具有容納傳感器的嵌入空間部分；所述嵌入空間部分的內(nèi)表面具有螺紋和嚙合螺栓，通過(guò)螺紋與嚙合螺栓的嚙合固定所嵌入的傳感器，從而利用全剛體很容易產(chǎn)生彈性波，并且在傳感器損壞時(shí)便于更換。
4.如權(quán)利要求3所述的錘，其中傳感器是具有良好抗沖擊耐用性和完全無(wú)方向性的應(yīng)變片，應(yīng)變片被嵌入到主體的嵌入空間部分，并由嵌入空間部分內(nèi)表面的螺紋和嚙合螺栓固定、安裝，優(yōu)選的是，為了保護(hù)其免受沖擊，將其用環(huán)氧膜塑封裝并安裝在沖擊部分的另一側(cè)。
5.一種確定和分析地下樁的貫入長(zhǎng)度及其存在的無(wú)損測(cè)量方法，包括操作開始信號(hào)輸入步驟(a)為了在樁可能存在區(qū)域的建筑物的頂部產(chǎn)生水平彈性波，由用戶利用錘在建筑物頂端施加力產(chǎn)生輸入操作開始信號(hào)；水平彈性波接收步驟(b)在步驟(a)中對(duì)可能埋入樁的上層建筑產(chǎn)生水平彈性波輸入，以及由接收器接收水平彈性波；以及圖像輸出顯示步驟(c)結(jié)合在步驟(a)和(b)中接收到的水平彈性波，紀(jì)錄樁的貫入長(zhǎng)度及其存在，將樁的損壞結(jié)果存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，以及通過(guò)圖像輸出單元顯示這些結(jié)果。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中無(wú)損測(cè)量裝置包括由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的無(wú)損測(cè)量方法的程序；記錄程序并存儲(chǔ)在無(wú)損測(cè)量方法中獲得的數(shù)據(jù)的操作板；以及能夠記錄程序和所獲得數(shù)據(jù)的記錄介質(zhì)。
7.一種無(wú)損測(cè)量裝置，包括執(zhí)行權(quán)利要求1或2所述的無(wú)損測(cè)量方法的程序；記錄程序并存儲(chǔ)在無(wú)損測(cè)量方法中獲得的數(shù)據(jù)的操作板；以及能夠讀取程序和所獲得數(shù)據(jù)的記錄介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種確定地下樁的貫入長(zhǎng)度及其存在的無(wú)損測(cè)量方法以及實(shí)施該方法的無(wú)損測(cè)量裝置的錘。無(wú)損測(cè)量裝置的錘包括施加沖擊的鋼主體、與鋼主體相連接的把手以及測(cè)量所施加沖擊的沖擊力的應(yīng)變片。無(wú)損測(cè)量方法包括形成插入空間部分的挖掘步驟，將圓柱管放入插入空間部分的圓柱管插入步驟，將接收器放入圓柱管的接收器插入步驟以及測(cè)量和分析由錘敲擊產(chǎn)生的沖擊力信號(hào)的分析步驟。當(dāng)順序地以預(yù)定間距提升放入圓柱管中的接收器時(shí)，在接收器順序提升的預(yù)定間距中順序地敲擊建筑物的側(cè)邊，與此同時(shí)分析器接收并分析和測(cè)量由錘敲擊建筑物的側(cè)邊產(chǎn)生的沖擊力信號(hào)以及水平彈性波。
文檔編號(hào)G01V9/00GK1700042SQ20041007663
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月20日
發(fā)明者金勝 申請(qǐng)人:金勝