Диагностическая информативность спектров акустических сигналов в бетонных сваях
Розглянуто спектральні особливості акустичних сигналів у буронабивних палях стосовно до підвищення вірогідності ідентифікації інформативних відбитих хвиль. Spectral singularities of acoustic wavelets in bored piles in respect to improving certainty of identification of informative reflected signals...
Saved in:
| Published in: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2012
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99776 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Диагностическая информативность спектров акустических сигналов в бетонных сваях / А.С. Трифонов, В.В. Туманов, А.И. Архипенко, Н.Н. Киселев, О.Л. Шалованов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 10. — С. 156-161. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859713959396900864 |
|---|---|
| author | Трифонов, А.С. Туманов, В.В. Архипенко, А.И. Киселев, Н.Н. Шалованов, О.Л. |
| author_facet | Трифонов, А.С. Туманов, В.В. Архипенко, А.И. Киселев, Н.Н. Шалованов, О.Л. |
| citation_txt | Диагностическая информативность спектров акустических сигналов в бетонных сваях / А.С. Трифонов, В.В. Туманов, А.И. Архипенко, Н.Н. Киселев, О.Л. Шалованов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 10. — С. 156-161. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| description | Розглянуто спектральні особливості акустичних сигналів у буронабивних палях стосовно до підвищення вірогідності ідентифікації інформативних відбитих хвиль.
Spectral singularities of acoustic wavelets in bored piles in respect to improving certainty of identification of informative reflected signals are considered.
|
| first_indexed | 2025-12-01T07:20:25Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
156
УДК 620.179.1
ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИВНОСТЬ СПЕКТРОВ
АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В БЕТОННЫХ СВАЯХ
Трифонов А. С., Туманов В. В., Архипенко А. И.,
Киселев Н. Н., Шалованов О. Л.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
Розглянуто спектральні особливості акустичних сигналів у
буронабивних палях стосовно до підвищення вірогідності іден-
тифікації інформативних відбитих хвиль.
Spectral singularities of acoustic wavelets in bored piles in re-
spect to improving certainty of identification of informative reflected
signals are considered.
Акустическая диагностика бетонных свай при зондировании
их упругим импульсом основана на идентификации отраженных
волн и оценке возможного наличия технологических дефектов по
временным показателям отражений [1-3]. Проблемным моментом
этой технологии является структурная сложность формирующе-
гося в свае волнового поля с суперпозицией множества различ-
ных волн (прямых продольных, поверхностных рэлеевских, от-
раженных каналовых, многократных и пр.), затрудняющих до-
стоверную идентификацию на их фоне полезных отраженных
сигналов. Показательной иллюстрацией в этом отношении пред-
ставляется приведенный на рисунке 1 фрагмент вполне типичной
волновой структуры акустического сигнала, наблюдаемого при
исследованиях в 2011 г. буронабивных свай на территории ново-
го терминала аэропорта г. Донецк. В этих исследованиях сваи
зондировались с верхнего торца упругим импульсом с приемом
сигнала широкополосным пьезоэлектрическим преобразователем
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
157
и регистрацией цифровой аппаратурой REZ-2T с шагом дискре-
тизации 16 кГц.
-1
-0,5
0
0,5
1
0 5 10 15 20 25 30 35
Время, мс
А
м
пл
ит
уд
а,
у
сл
. е
д.
Рис. 1. Пример типичной волновой структуры акустического
сигнала при зондировании буронабивной сваи
упругим импульсом
Достаточно очевидной особенностью бетонных свай являет-
ся их волноводная способность, обусловленная значительным
различием упругих констант сваи и вмещающих ее грунтов.
Вследствие этого коэффициент отражения упругой волны в свае
на границе бетон-грунт (порода) близок к единице и, тем самым,
упругая волна в свае может распространяться в результате мно-
гократных отражений от ее стенок. При одновременном отраже-
нии сигнала от противоположных стенок сваи и конструктивной
интерференции отражений формируется каналовая волна, спо-
собная эффективно отражаться от торцевых частей сваи и/или
возможных в ней технологических дефектов.
Основными показателями этих каналовых волн является их
высокочастотность при соизмеримости длины волны (в фазе Эй-
ри) с поперечными размерами сваи, и меньшее затухание с рас-
стоянием (вследствие интерференционного характера этих волн)
в сравнении с другими типами волн.
Помимо каналовых (интерференционных) волн в сваях
происходит также формирование многократных волн, которые
возникают при несимметричном расположении источника на
торце сваи. В этом случае колебания распространяются по свае
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
158
вследствие последовательных многократных отражений от ее
стенок под разными углами без конструктивной интерференции и
формируют протяженный по длительности акустический сигнал.
Также наиболее значимыми по энергетическим параметрам
в сваях являются прямые продольные, поверхностные
(рэлеевские) волны и резонансные колебания выступающих из
оголовка сваи технологических окончаний арматуры. Смесь этих
волн и является главной помехой для выделения на их мощном
фоне отраженных каналовых. Вместе с тем значительное
различие по частоте между волнами-помехами и каналовыми
волнами позволяет достаточно уверенно определять наличие
последних в сигнале по спектральным особенностям его
определенных временных диапазонов.
На рисунке 2 показаны спектры последовательных пяти
временных диапазонов по 10 мс акустического сигнала приве-
денного на рисунке 1.
В спектре временного диапазона 0-10 мс (см. рис. 2, а) при-
сутствует выраженный положительный экстремум на частоте по-
рядка ~ 840 Гц, отсутствие которого в спектре временного диапа-
зона 20-30 мс (см. рис. 2, в) является свидетельством принадлеж-
ности этой части спектра прямому сигналу. Судя по относитель-
но большой его длительности, значительной энергии и относи-
тельно низкой частоте это характерное проявление поверхност-
ных волн.
Также во временном диапазоне 0-10 мс заметно выделяется
положительный экстремум в области частоты ~ 3560 Гц (см.
рис. 2, а), который, судя по его отсутствию в спектре временного
диапазона 10-20 мс (см. рис. 2, б), характеризует прямые про-
дольные волны (высокочастотные и небольшой длительности).
Область повышенных значений в спектрах временных диа-
пазонов 20-30 мс, 30-40 мс и 40-50 мс с максимумом на частоте
~1380 Гц (см. рис 2, в, г, д) вполне очевидно является резонанс-
ным проявлением протяженных во времени собственных колеба-
ний выступающих из оголовка сваи технологических окончаний
арматурных прутьев.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
159
0
0,5
1
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Частота, ГцА
мп
ли
ту
да
, у
сл
. е
д.
Поверхностная волна
Прямая продольная волна
0
0,2
0,4
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000А
мп
ли
ту
да
, у
сл
. е
д.
Частота, Гц
Отраженная каналовая волна
Отраженная
многократная волна
0
0,2
0,4
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
А
мп
ли
ту
да
, у
сл
. е
д.
Частота, Гц
Колебания выступающей
из оголовка арматуры
0
0,1
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000А
мп
ли
ту
да
, у
сл
. е
д
Частота, Гц
0
0,1
0,2
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000А
мп
ли
ту
да
, у
сл
. е
д.
Частота, Гц
Рис. 2. Спектры волновых структур временных диапазонов
(10-20 мс, 20-30 мс, 30-40 мс и 40-50 мс, соответ-
ственно – а, б, в, г, д) акустического сигнала в свае
а)
б)
в)
г)
д)
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
160
Спектр в диапазоне 10-20 мс, помимо спектрального экс-
тремума поверхностных волн, характерен также двумя выражен-
ными экстремумами на частотах ~ 3700Гц и ~ 3990Гц (см.
рис. 2, б). Столь же контрастное проявление первого из этих экс-
тремумов в спектрах частотных диапазонов 20-30 мс 30-40 мс
(см. рис. 2, в, г) характеризует достаточно длительный (порядка
30 мс) сигнал многократных волн, отраженных от заглубленного
торца сваи. Вполне возможно, что область спектра 3780-4600
временного диапазона 30-40 мс (см. рис. 2, г) также принадлежит
отраженным многократным волнам, поскольку энергия этого ча-
стотного диапазона вместе с энергией экстремума на 3700 Гц
резко снижается в спектре диапазона 40-50 мс (см. рис. 2, д).
Экстремум спектра на частоте ~ 3990 Гц проявляется только
для диапазона сигнала 10-20 мс (см. рис. 2, б), в котором при ско-
рости каналовых волн в свае порядка 3800-4000 м/с возможно
присутствие их отражений от заглубленного торца сваи. Это об-
стоятельство и примерное соответствие длины волны на указан-
ной частоте диаметру сваи указывают на соответствия рассмат-
риваемого экстремума отраженным от торца каналовым волнам.
Наличие этих отражений свидетельствует о беспрепятствен-
ном прохождении каналовых волн дважды по телу сваи и, соот-
ветственно, об отсутствии в ней дефектов.
Рассмотренный принцип исследования спектральных осо-
бенностей структурно сложных акустических сигналов в бетон-
ных сваях обеспечивает достаточно объективную идентифика-
цию в них полезных отражений и достоверную оценку наличия
конструктивных дефектов.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Методика изучения особенностей распространения акустиче-
ских волн в бетонных сваях с использованием методов чис-
ленного моделирования / Капустин В. В. // Вестник Москов-
ского университета, Сер. 4, Геология, 2008/3, С. 65 – 70.
2. Контроль длины бетонных свай в грунте методом акустиче-
ского зондирования / В. Н. Белобородов, Т. Г. Глотова,
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 10, 2012
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 10, 2012
161
А. Л. Исаков, А. К Ткачук // ФТПРПИ. 2002. - № 5. – С. 116 –
120.
3. Определение несущей способности буронабивных свай экс-
пресс методами / Алексеев С. И. // Развитие городов и геотех-
ническое строительство. СПб., 2007. № 11. С. 198 – 203.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99776 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T07:20:25Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Трифонов, А.С. Туманов, В.В. Архипенко, А.И. Киселев, Н.Н. Шалованов, О.Л. 2016-05-02T19:03:42Z 2016-05-02T19:03:42Z 2012 Диагностическая информативность спектров акустических сигналов в бетонных сваях / А.С. Трифонов, В.В. Туманов, А.И. Архипенко, Н.Н. Киселев, О.Л. Шалованов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2012. — № 10. — С. 156-161. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99776 620.179.1 Розглянуто спектральні особливості акустичних сигналів у буронабивних палях стосовно до підвищення вірогідності ідентифікації інформативних відбитих хвиль. Spectral singularities of acoustic wavelets in bored piles in respect to improving certainty of identification of informative reflected signals are considered. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Диагностическая информативность спектров акустических сигналов в бетонных сваях Article published earlier |
| spellingShingle | Диагностическая информативность спектров акустических сигналов в бетонных сваях Трифонов, А.С. Туманов, В.В. Архипенко, А.И. Киселев, Н.Н. Шалованов, О.Л. |
| title | Диагностическая информативность спектров акустических сигналов в бетонных сваях |
| title_full | Диагностическая информативность спектров акустических сигналов в бетонных сваях |
| title_fullStr | Диагностическая информативность спектров акустических сигналов в бетонных сваях |
| title_full_unstemmed | Диагностическая информативность спектров акустических сигналов в бетонных сваях |
| title_short | Диагностическая информативность спектров акустических сигналов в бетонных сваях |
| title_sort | диагностическая информативность спектров акустических сигналов в бетонных сваях |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99776 |
| work_keys_str_mv | AT trifonovas diagnostičeskaâinformativnostʹspektrovakustičeskihsignalovvbetonnyhsvaâh AT tumanovvv diagnostičeskaâinformativnostʹspektrovakustičeskihsignalovvbetonnyhsvaâh AT arhipenkoai diagnostičeskaâinformativnostʹspektrovakustičeskihsignalovvbetonnyhsvaâh AT kiselevnn diagnostičeskaâinformativnostʹspektrovakustičeskihsignalovvbetonnyhsvaâh AT šalovanovol diagnostičeskaâinformativnostʹspektrovakustičeskihsignalovvbetonnyhsvaâh |