基于随机编码震源的锚杆检测的设计与研究

来源 :长江大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:erliangpp
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在各类地下工程及边坡护理中,锚杆锚固技术已成为主要的加固手段,广泛应用于城市交通、水电站、隧道等工程施工中。在一定程度上来说,锚杆锚固的质量直接决定着整个工程的质量,而以前采用的拉拔检测技术因不能真实反应锚杆的质量,现已很少被采用。声频应力波反射法是锚杆工程质量无损检测的主要手段,也是市面上几乎所有锚杆检测仪器的基本检测原理。
  声频应力波反射法借鉴了"小应变动力测桩技术"的理论,并基于一维杆件的弹性振动理论,将被测锚杆看作一维线性弹性杆,当锚杆顶端受到激励后产生应力波,应力波沿杆身传播过程中遇到不连续界面〔如:缩径、夹泥、孔洞、离析等〕和锚杆底面时产生反射波,通过检测和分析反射波的走时、幅值和相位特征,可以判断锚杆的长度及完整性。简单地说,这些都可以归结为一维非齐次阻尼波动方程在不同边界条件和初始条件下的求解。但是在运用该理论对锚杆进行工程检测评定时,经常会出现错判和漏判的现象。
  经过采集并分析现场波形的实践过程中,发现错判和漏判的原因是由多方面引起的,主要有:1.现场施工过程中,激励信号主要是由人为锤击产生的,锤击震源的频率成分和幅度随机性很强,一致性不好;2.釆集时,一根锚杆只采集了5-6次波形,而有效的波形可能更少;3.分析时只是对某一次锤击波形进行分析,无法去除随机信号;4.有时采集波形杂乱,检测人员若无多年检测经验,难以识别判断。
  基于声频应力波反射法的不足,目前已有一部分人开始探讨电磁波法做锚杆质量无损检测的理论可行性,但是目前都尚未付诸实施。浙江大学的吕福在教授在《基于磁致伸缩导波技术的锚杆新型检测方法设计》一文中,详细的说明了用磁致伸缩导波技术检测锚杆的完整理论基础和一些实验结果,在理论上证明了该方法的可行性。但是从实际工程实施中反馈来看,离工程应用还有些距离。主要问题在于:1.锚杆材质的不同对测量结果影响很大;2.检测装置设计较为复杂,激励信号的产生有很严格的要求,而接收到的信号又很微弱,通常需要放大4000倍才能做处理,这样电子电路中的内部噪声对测量数据影响很大;3.资料解释方法比较单一,基本都是在时域中看波形幅度做判断;4.只能对锚杆长度在一定范围内给出结果,不能对锚固质量做出准确的评价。
  本文中详细的介绍了基于随机编码震源的锚杆检测仪的设计及其理论研究,改变以往对锚杆锚固无损检测的研究以单次触发和采集为依据的思路,参考通讯领域里的编码理论对现有的锚杆锚固质量检测仪迸行升级扩展。其操作过程为由操作人员发出采集命令,再由核心电路通知操作人员准备去产生随机编码信号,然后操作人员对锚杆激发声频应力波。与此同时信号采集电路采集从传感器接收来的数据,再把数据传输给核心电路,核心电路迸行快速智能计算后将计算结果反馈给操作人员。因此把整个系统分成了两个部分:信号采集部分和震源部分。
  信号采集部分主要由处理器、采集卡和数据传输通道组成,实现数据采集、分析和显示功能,釆用内置A/D的高速单片机进行采集后通过FIFO通道把数据传输给处理器进行处理和显示的工作原理。激发震源采用发射机+大功率声波换能器方式,使用发射机将电压升起来后,通过大功率声波换能器把电能转换成震动能量。
  作者首先利用现代电子技术合理选取电路设计方案,整套仪器设备信号采集电路和数据处理电路,然后在实验室里制作多根已知参数的锚杆模型,并利用仪器对其进行测量和分析,根据分析结果调整仪器的发射和釆集参数。然后将仪器在施工现场进行锚杆检测,并通过现场反馈情况和计算机模拟仿真的结果进行综合分析,确定了一种适用于现场使用的快速智能评价算法。
  通过在湖北省恩施自治州鹤峰县境内的大垭隧道做的几组对比试验,证明基于随机编码震源的锚杆检测仪的可行性,也暴露出来了一些不足。比如仪器工作效率不高,现场测量质量和资料处理难度成反比,仪器功耗过大导致续航能力有限等。本文就试验体现出来的不足提出了自己的想法,再以后时间里进行完善。
  本项研究提出的"编码震源技术"是参考通讯领域中的编码理论,在震源、采集和处理上对声频应力波反射法进行改进。采用带编码的电激发震源,以加快锚杆检测速度、降低施工强度、提高采集信号的信噪比,并通过编写智能评价算法达到对现场测量和后期处理给予一定的指导信息的目的,能在一定程度上克服错判和漏判。
  
其他文献
本文选用廉价易得的腐殖酸铵作为碳前驱体,采用简单工艺合成了一系列杂原子掺杂以及金属氧化物负载的腐殖酸铵基复合材料,分别研究了它们的物理化学特性,并考察了用作超级电容器电极材料的电化学性能。  将H3BO3与腐殖酸铵混合,通过一步炭化法制备了B/N共掺杂多孔炭纳米片。研究表明,BNHC-800样品中孔率高(40.84%),BCO官能团丰富(可提供赝电容)。BNHC-900样品具有较高的比表面积(59
碳量子点是目前研究非常广泛的一种荧光碳纳米材料,其低毒性、良好的生物相容性、发光波长可调、光稳定性好、易于功能化、易于制备等优点,使得这种材料在发光材料、荧光传感、环境监测、生物医疗等领域备受关注。煤的碳含量高,来源广泛,价格低廉,是一种潜在的碳量子点前驱体。但是已有的煤基碳量子点的方法存在着能耗高、污染大、发光颜色单一等弊端,因此,本文通过高铁酸钾预氧化与双氧水氧化结合的“两步法”,实现对煤基碳
随着人们对公共安全和食品安全的日益关注,有毒物质的微量检测成为热点课题。将纳米材料与镧系配合物结合,形成镧系配合物功能化纳米复合材料并用于环境中有毒物质的检测正成为新的研究趋势。本论文的主要研究工作是基于稀土金属配位发光特性并结合纳米材料结构和性质的多样性来设计合成能够应用于实际生物样品可视化检测的多色荧光探针。本论文的绪论部分主要介绍与课题相关的研究背景,重点介绍了荧光探针的主要识别机理和本论文
水污染是人类所面临的严重挑战之一。作为一种绿色可持续技术,半导体光催化有望在水处理和环境净化中发挥重要作用。二氧化钛(TiO2)是光催化领域中应用最广泛的材料。然而,TiO2仅在紫外光下具有高反应性,提高其可见光光催化活性是其工业化应用的重要前提。鉴于石墨烯量子点(GQDs)在提高TiO2可见光光催化活性方面所显示出的巨大潜力,本文以煤焦油沥青(CTP)为前驱体,采用温和氧化法制备了GQDs;以C
学位
随着科学技术的飞速发展,现代工业化不断推进,丰富了人们的物质生活,但环境污染作为社会生产发展的副产品已经严重影响到了人类的生活,有毒有害气体作为环境污染中重要的一类对人们的日常生活造成了的危害。因此,发展可以快速检测有毒有害气体的传感器已经刻不容缓。本文采用溶剂热法分别制备了四种复合材料:纳米颗粒MgFe2O4/g-C3N4复合材料,多孔微球MgFe2O4/g-C3N4复合材料,核壳微球ZnFe2
全钒氧化还原液流电池以其超大的存储容量、灵活的结构设计、较低的储能成本以及较高的能量效率等优点在大规模储能技术领域具有强大的竞争力,但其性能的进一步提高也受到了诸多因素限制,其中,电极催化活性是决定电池容量和效率的重要影响因素。本论文聚焦于钒液流电池电极的功能化改性和复合形貌的构建,由点到面系统地研究了催化活性位点,杂元素以及多维结构对电极电催化性能的影响。研究发现,经过元素掺杂及结构设计的功能化
反应动力学参数的准确获取,对实际工业应用和反应釜的设计具有重要意义。微型流化床等温微分反应分析仪,由于其优异的传热传质特性弥补了现有分析仪器在等温快速复杂化学反应中的不足。气相返混是气固流化床设计中的一个重要问题,气相返混程度的大小,必然会影响化学反应的进程,进而影响反应动力学参数的获取。微型流化床作为反应分析仪的主体部分,深入研究微型流化床内流体流动结构特性、颗粒速度分布特性和气相返混特性等,对
洪浩尔舒特凹陷是二连盆地老区富油老凹陷之一,构造上属于二连盆地乌尼特坳陷,东南以边界大断层与大兴安岭隆起相接,西北以斜坡向苏尼特隆起过渡,是一个典型的单断凹陷。凹陷总体是北东走向,面积约1100km2。自1993年首钻洪参1井至今,已完钻各类探井83口,发现13个含油气圈闭,落实6个油气藏,上交探明石油地质储量2226×104吨,上交控制石油地质储量223×104吨,取得了一定的勘探成果。但该区勘
非常规油气藏在世界范围内占有很大比例,油气储量非常可观。在能源日趋紧张的今天,非常规油气藏对增加油气储量,维持油田稳产高产都有着十分重要的意义。因此,开展岩石物理实验基础研究,进而建立适合应用的岩石物理模型,可以为地震勘探及油气田开发提供可靠的理论依据,该研究具有较大的实际意义和社会意义。  本论文以岩石物理理论为指导、岩石实验为手段、实验数据统计与分析为方法,在充分借鉴前人研究成果的基础上,对四
微地震监测技术是近几十年来一项新兴的地震勘探技术,广泛应用于油气田开发、煤矿监测、矿山压力监测、地质灾害监测等多个领域。它通过观测、分析生产活动中所产生的微小地震事件来监测生产活动及地下状态,其基础是声发射学和地震学。利用该技术指导生产可以降低成本、提高经济效益,其先进性受到普遍认可。作为微地震反演的基础,微地震波场正演模拟是微地震监测的重要研究课题之一,也是认识地震波传播规律,检验各种处理方法正