[发明专利]一种基于定向声波法的基桩嵌岩深度检测方法

权利要求书

1.一种基于定向声波法的基桩嵌岩深度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：在基桩(1)上的探测孔(2)内选取多个检测点；

步骤S2：利用具有定向发射声波功能和相同方向的声波接收功能的换能器对探测孔(2)内多个检测点进行探测，获得多组波形图；

步骤S3：对步骤S2接收的多组定向声波波形图消除干扰波，得到反射波调辉图；

步骤S4：从步骤S3反射波调辉图中截取界面回波区域，得到多个界面回波区域的归一化反射能量系数r的值；

步骤S5：以探测孔(2)的深度为纵坐标、混凝土桩与围岩界面归一化反射能量系数r的值为横坐标，得到反射系数曲线图；

步骤S6：根据步骤S5得到的曲线图判断嵌岩面(3)的位置：曲线中出现明显突变或者拐点处的纵坐标值即为嵌岩面(3)的深度，所述嵌岩深度为基桩(1)的长度减去嵌岩面(3)的深度。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述基桩(1)深度为L1，探测孔(2)深度为L2，则L1≤L2。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：多个检测点沿着探测孔(2)深度方向间隔布置。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：步骤S4中，根据基桩尺寸和声波在基桩中的传播速度计算反射波位置，从而确定界面回波区域，所述界面回波为基桩和围岩之间的界面反射的声波。

5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：换能器定向发射声波的范围为0°～90°。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于：换能器包括绝缘体(5)和用于发射或接收声波的晶体(4)，晶体(4)的横截面为扇环形，绝缘体(5)的横截面为扇环形，晶体(4)和绝缘体(5)连接成一横截面为环形的结构，晶体(4)所在扇环形对应的圆心角为0°～90°。

7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：所述探测孔(2)的直径为80mm～120mm。

8.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：对已经进行钻芯法检测的基桩(1)，可将进行钻芯法时钻取的钻芯孔作为所述探测孔(2)，对于未有钻芯孔的基桩(1)，需在所述基桩(1)上钻一个探测孔(2)。

9.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：步骤S3中消除干扰波的方法包括但不限于滤波、相关、反褶积、模态分解。

10.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：步骤S4中各检测点基桩与围岩界面的归一化反射能量系数r的计算公式为：

式中r——基桩与围岩界面的归一化反射能量系数；

R₀——基桩内参考区间声波平均能量；

R_i——第i个检测点位置基桩与围岩界面反射波能量；

其中R₀按如下公式计算：

式中，X_ij——第i检测点j时刻的反射波幅度；

n1——第i检测点位置归一化参考反射波能量计算时间区间起点；

n2——第i检测点位置归一化参考反射波能量计算时间区间终点；

N——归一化参考反射系数能量计算测点起点；

其中R_i按如下公式计算：

式中X_ij——第i检测点j时刻的基桩与围岩界面反射波幅度；

m1——第i检测点位置基桩与围岩界面反射波能量计算时间区间起点；

m2——第i检测点位置基桩与围岩界面反射波能量计算时间区间终点。