一种基于热脉冲发射和光纤温度测量的桩基探测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于热脉冲发射和光纤温度测量的桩基探测方法，涉及桩基检测领域，包括：利用静力触探装置环绕在役桩基钻出多个热源孔洞；将多个包含电阻丝的第一金属管分别埋设到多个热源孔洞中；利用静力触探装置在多个热源孔洞的同一侧旁钻出多个光纤孔洞；将多个包含

【技术实现步骤摘要】
一种基于热脉冲发射和光纤温度测量的桩基探测方法


[0001]本专利技术涉及桩基检测领域，特别涉及一种基于热脉冲发射和光纤温度测量的桩基探测方法
。

技术介绍

[0002]桩基完好性探测是对已经完工或正在使用的桩基进行检测的方法，包括钻孔取芯法
、
声波透射法
、
高应变法
、
低应变法，其技术相对成熟
。
在役桥梁基桩属隐蔽工程，基桩周围介质变化多样，包括空气
、
土层和水，常规应力波动测手段难以实施，且因介质变化引起的复杂检测信号使得分析困难
。
受工作条件和环境的影响与限制，在役桥梁桩基完整性检测仍是国内外的一大技术难题，基桩缺陷的检测与安全评价始终未能取得突破
。
[0003]现有技术中，目前在役桩基完整性检测技术的研究，主要有两个思路
:
一是在原有桩基检测技术上，改进采集和信号分析方法，如基于低应变反射波法改进形成的桩侧激振法
、
双速度法
、
基于侧壁
R
波波速的检测技术
、
超震波法；二是基于新原理
、
新模型的检测技术，如声波或电磁波等工程
CT
技术
、
旁孔透射法
、
荷载试验法
、
钻孔雷达法
。
为了解决上述技术难题，研究人员提出了热测量方法，如申请号为
2006100860836
，名称为“灌注桩基础分布式光纤传感检测方法与系统”的中国专利公开了一种将分布式光纤传感测温技术
(DTS)
应用于灌注桩质量缺陷检测，其具有体积小
、
质量轻，灵敏度高，抗电磁干扰，能长期在线
、
实时快速检测的优势
。
[0004]但上述技术只限于在建桩体质量的检测，当将该技术应用于桩体外部进行检测时，由于施工的难度，分布式光纤与桩基之间一般都存在十公分以上的距离，由于铠装光纤较低的发热功率及土壤的高比热容特性，热量将在土壤中很快散失掉，而很难检测到桩基表面和内部的缺陷，其检测出的精度与可靠性不高
。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种基于热脉冲发射和光纤温度测量的桩基探测方法，可以解决现有技术中，存在无法获得可靠性高的在役桩基检测结果的问题
。
[0006]本专利技术实施例提供一种基于热脉冲发射和光纤温度测量的桩基探测方法，包括以下步骤：利用静力触探装置环绕在役桩基钻出多个热源孔洞，每个热源孔洞的深度与待检测在役桩基的深度一致；将多个第一金属管分别埋设到多个热源孔洞中，每个第一金属管内包含电阻丝，每个电阻丝即为测量所需的热脉冲源；利用静力触探装置在多个热源孔洞的同一侧旁钻出多个光纤孔洞，每个光纤孔洞的深度与每个热源孔洞的深度一致；将多个第二金属管分别埋设到多个光纤孔洞中，每个第二金属管内包含
U
型铠装光纤与测温光纤，
U
型铠装光纤与铠装光纤测量系统通信相连，测温光纤与测温光纤测量系统通信相连；运行铠装光纤测量系统，获得稳定温度沿深度方向的温度曲线，通过热导率函数关系得出热导率在深度方向的变化曲线；运行热脉冲源，使其向周围土壤释放热脉冲；运行测温光纤测量系统对热脉冲进行测量，获得温度沿深度方向的温度数据；通过实验室获得不同热导率的
土壤在热脉冲源下的光纤测量数据得出相对标准土的土壤差异，此差异为现场桩检测由于土壤分层引起的干扰，将变化曲线代入相对标准土的土壤差异得到干扰值；从温度数据中减去干扰值得到反映桩基缺陷的最终温度，分析最终温度在深度方向的异常情况以探测出桩基完好性
。
[0007]进一步地，所述热导率函数关系具体包括：在实验室通过铠装光纤对大量不同性质及含水率的土壤的热导率进行测量，从而获得土壤热导率与铠装光纤的稳定温度的函数关系
。
[0008]进一步地，所述干扰值由以下方式获得：将一种常见土壤作为标准土壤，在实验室通过测量预先得出热脉冲作用下不同热导率的土壤相对标准土的温度干扰，获得温度干扰
—
导热率关系；将热导率分层数据代入温度干扰
—
导热率关系，最终计算出干扰值
。
[0009]进一步地，每个所述热源孔洞距离在役桩基
20CM
至
50CM。
[0010]进一步地，所述热脉冲源运行时，调节温度使多个第一金属管温度保持
80
至
90
摄氏度
。
[0011]进一步地，所述电阻丝与
220V
电源连接
。
[0012]进一步地，所述铠装光纤测量系统运行时，测量时间为2小时至3小时
。
[0013]进一步地，所述桩基完好性的判断方式为：获得的温度数据异常位置即为对应缺陷位置，获得的温度数据在深度方向的异常强度即为桩基缺陷严重程度
。
[0014]本专利技术实施例提供一种基于热脉冲发射和光纤温度测量的桩基探测方法，与现有技术相比，其有益效果如下：
[0015]本专利技术利用测温光纤测量系统测量温度，其测量精度较高，能够达到
0.1
摄氏度
。
[0016]多个热源孔洞内的热脉冲源发出的热脉冲只在热脉冲源附近传输，对热脉冲源附近的缺陷敏感，不会受到远处在役桩基缺陷的影响
。
[0017]计算干扰值的意义在于，沿深度方向成分不均一的土壤对热脉冲传输带来的干扰，可以通过土壤热性质的测量来精确反映并剔除，具体表现为通过不同热导率的土壤在热脉冲源下的光纤测量数据得出相对标准土的土壤差异，之后将热导率在深度方向的变化曲线代入相对标准土的土壤差异中，可得到干扰值
。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例提供的一种基于热脉冲发射和光纤温度测量的桩基探测方法中静力触探装置；
[0019]图2为本专利技术实施例提供的一种基于热脉冲发射和光纤温度测量的桩基探测方法中热脉冲源与光纤埋设位置点；
[0020]图3为本专利技术实施例提供的一种基于热脉冲发射和光纤温度测量的桩基探测方法中缺陷桩基的检测布置图；
[0021]图4为本专利技术实施例提供的一种基于热脉冲发射和光纤温度测量的桩基探测方法中桩基缺陷图；
[0022]图5为本专利技术实施例提供的一种基于热脉冲发射和光纤温度测量的桩基探测方法中
Comsol
软件对桩基缺陷和热脉冲下温度响应的仿真结果
。
[0023]附图标记：
[0024]1‑
静力触探仪山型板，2‑
底座，3‑
锥头，4‑
土壤，5‑
螺杆，6‑
螺杆固定头
。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的上述目的
、
特征和优点能够更加明显易懂，下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于热脉冲发射和光纤温度测量的桩基探测方法，其特征在于，包括以下步骤：利用静力触探装置环绕在役桩基钻出多个热源孔洞，每个热源孔洞的深度与待检测在役桩基的深度一致；将多个第一金属管分别埋设到多个热源孔洞中，每个第一金属管内包含电阻丝，每个电阻丝即为测量所需的热脉冲源；利用静力触探装置在多个热源孔洞的同一侧旁钻出多个光纤孔洞，每个光纤孔洞的深度与每个热源孔洞的深度一致；将多个第二金属管分别埋设到多个光纤孔洞中，每个第二金属管内包含
U
型铠装光纤与测温光纤，
U
型铠装光纤与铠装光纤测量系统通信相连，测温光纤与测温光纤测量系统通信相连；运行铠装光纤测量系统，获得稳定温度沿深度方向的温度曲线，通过热导率函数关系得出热导率在深度方向的变化曲线；运行热脉冲源，使其向周围土壤释放热脉冲；运行测温光纤测量系统对热脉冲进行测量，获得温度沿深度方向的温度数据；通过不同热导率的土壤在热脉冲源下的光纤测量数据得出相对标准土的土壤差异，此差异为现场桩检测由于土壤分层引起的干扰，将变化曲线代入相对标准土的土壤差异得到干扰值；从温度数据中减去干扰值得到反映桩基缺陷的最终温度，分析最终温度在深度方向的异常情况以探测出桩基完好性
。2.
如权利要求1所述的一种基于热脉冲发射和光纤温度测量的桩基探测方法，其特征在于，所述热导率函数关系具体包括：在实验室通过铠装光纤对大量不同性质及含水率的土壤的热导率进行测量，从而获得土壤热导率与铠装光纤的稳定温度的函数关系
。3.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张静红，徐桂中，王照宇，邱成春，顾国庆，刘振建，张丹，赵祥宇，冯伟健，芮超峰，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：