小波域锚杆质量弹性波无损检测信号分析研究

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:anchor1989
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锚杆锚固体内不密实(缺陷)的位置和灌浆饱和度作为锚杆质量评价的两个重要参数。目前,对这两个参数检测主要采用弹性波无损检测方法。由于缺陷存在导致锚固体内波阻抗差异,当波传播到这些波阻抗差异的界面,波将发生反射。根据波的反射时间以及相邻反射波时间差就可计算出缺陷的位置以及灌浆饱和度。但是,由于锚固体系的自身特点,各种反射信息相互叠加,同时,传统的以傅立叶变换为基础的各种信号处理技术,缺乏信号时频局部化分析功能,只能反映信号的整体性质。因此,在实际工程中,从获得的波形中直接从时间域或间接从频率域获取反射波到达时间是非常困难的。 小波分析作为时频分析方法,在时间域和频率域均具有表征信号局部特征的能力。小波变换具有对信号的自适应性,很适合于探测正常信号中夹带的瞬态反常现象并展示其成分,而锚固体系中的缺陷体引起反射波就属于正常信号中夹带的瞬态反常信号。本文主要利用信号奇异性小波检测对锚杆检测信号进行多尺度分解和重构,根据重构波形来识别和提出缺陷的反射波信息。 此研究主要工作: 1.对锚固系统的弹性波传播机理进行了研究。 2.根据锚杆施工过程中出现的问题,在现场设计和制作了实体模型锚杆,在锚固体系内部的不同深度位置设置了不同长度的不密实区。同时采用弹性波无损检测方法进行测试,获得了宝贵的第一手资料。 3.在小波域内,进行了锚杆理论模型数据和实际检测资料的处理和分析工作。 研究结果和结论: 1.根据锚杆锚固系统,建立了锚固系统的力学物理模型。一维弹性锚杆的振动波形是呈指数衰减的正(余)弦波形,锚固体系的振动波形则相对复杂,是不同频率谐振的合成。锚固体系中的弹性波速度不等于一维锚杆的弹性波速度,锚固体速度界于锚杆波速和锚固介质波速之间。锚固体系中弹性波仍然遵守弹性波的反射和透射原理。 2.锚杆周围为均匀介质时,不发生侧面反射波。 3.为准确获得反射波信息,应在不同尺度下对比反射波信息。 4.锚杆自由段界面的一次反射和多次反射能量强,往往覆盖和淹没了缺陷的反射信息。因此,在现场测试工作中,应尽量保证自由段的长度足够小。 5.理论模型数据和实测数据的试验证明了小波域内提取反射波信息的有效性。对于在时频两域内反射信息难以分辨的信号,在小波域内,尤其是在小尺度下,各种界面的反射信息均能很好的分离开来,从而使锚杆质量评价更加客观、合理。
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