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【摘要】综合评判法是对多个对象运用多个指标进行评价的方法，将多个指标转化成一个可以讲综合情况反映出来的指标，然后进行评定。本文主要结合工程实际情况，对混凝土密实度检测中，将高密度面波作为评判因素，对注浆密实度进行综合评判，以能有效提高数据信息的可信度。
【关键词】混凝土；密实度；综合评判法；应用
一、高密度面波对混凝土密实度检测的基本原理
只有在介质的表面才会进行面波传播，但地下构造关系与面波的传播速度产生了一定的影响。因瑞利面波已经广泛应用在了地基处理效果的评估当中，本文探测采用瑞利面波。从介质表面沿着深度方向衰减的瑞利面波振幅，半个波长之内大约就集中了超过80%的全部能量，因此从介质表面到半个波长深度决定了传播的速度[1]。所以高频面波具有较短的波长，仅能穿透较短的地表浅层，智能对浅层的地下构造进行反应；低频面波具有较长的波长，可以深入到深处地层，可以对整个地表到深层的构造影响进行反应。经探测获得瑞利面波高频到低频传播速度，采用数学方法依照深度分离这些信息，就可以对地下构造进行推断分析。
二、实例应用
某水利工程采用沉管施工，采用压力注浆法对沉管、基坑间的空隙进行填充。依据工程要求实施了两次模型试验，并将试验平台浮在水面上，下图2所示为结构剖面图。测线、观察窗、平台的尺寸和形状等布置如图3。
试验Ⅰ先对A孔进行单独注浆，待完成预定效果后同时进行B孔和C孔的注浆；试验Ⅱ先对C孔进行单独注浆，达成预定效果后同时进行A孔和B孔的注浆。注浆前将初值状态记录一次，注浆结束后记录终止状态。并在注浆过程中对浆液扩散状况进行不断的记录[2]。选定SIR-20地质雷达于1m之内进行探测，混凝土εr=7，水εr=81，选用900MHz天线，采集时窗设定为80ns，将注浆孔周围的密集钢板影响避开进行数据的采集。选用McSeis-170f的面波仪，高截频和低截频分别为：4000Hz和30Hz，固有频率为：100Hz。选择距离孔口1m的位置进行采集。
1、数据采集。利用实验可以获得注浆之前和注浆后的面波、雷达数据，将平台在注浆凝固72h之后移走，对测线方向上表面凹陷部位深度、范围等进行统计。
2、建立综合评判模型
（1）构建因素集。因浆液中还有沙子，所以与水接触面、内部均会产生反射现象。以注浆前后，雷达信号和面波反演在注浆层空间内的变化量作为元素进行因素集的构建。
①雷达信号强度对注浆密实度产生的影响及关系
设定沙子的直径均为r且整齐排列，沙子占浆液体积比为w，密实度为k，取出体积为r×dh的一部分。注浆之前的反射信号为0，珠江之后因沙子表面反射，设定反射系数为R，入射波强度为P。因选择的体积较小，假设传播过程中P不会改变，设定反射信号强度变化为dP，如式（2）。表明注浆区域内的反射信号强度和注浆密实度之间存在正比的关系。
（2）
②面波速度变化对注浆密实度产生的影响及关系
本次采用剪切波（横波反演），提高注浆密实度会增大反演后的波速，大致可以认为是线性关系。
（2）建立权重集。基于实验Ⅰ例的各条测线均采集样本1个，构建观测样本矩阵，并进行标准化处理，对指标数据相关矩阵r及其特征根进行计算，判定主成分，获得权重矩阵。雷达探测结果和面波反演结果分别占据了主要和次要地位。
（3）建立评价集。依据一定空间内混凝土浆液占据的比例分为Ⅰ（密实度>90%）、Ⅱ（75%-90%之间）、Ⅲ（55%-75%之间）、Ⅳ（密实度<55%）4个等级的评价集[3]。
（4）单因素模糊评判。依据第一次模型试验得知雷达强度信号最大和最小分别为65500和800；面波反演速度差的最大和最小分别为5500和400。依据上文的线性关系及密实度具体数值进行计算，获得单因素评判集。
（5）构建雷达信号强度变化量（U1）和面波反演速度变化量（U2）4级评价标准的4个隶属度函数。
（6）综合评判。依据前面分析计算获得试验模型权重集A、因素集U、评判集V、隶属度函数及聚类中心值。采用对应隶属度函数进行计算，获得模糊关系矩阵R（2×4）。模糊复合计算模糊关系矩阵R与权重集A：
（3）
式（3）中代表A和R需要先进行点乘运算，再进行和运算，最终获得基于评判集各指標的待评定指标值的隶属度矩阵，归类评判标准为最大隶属度。
三、结果和分析
本次采用1×1窗口的平均值来代替待处理对象，选择模拟试验中的一条测线分析。借测结果如图4所示。
图4中A表示雷达检测的剖面图，注浆后因碎石反射，反射信号出现显著增强，上表面存在了多出较弱的反射区，下表面也有一部分。试验中注浆空间相对较小，具有较好的浆液流动性，并不会发生底部填充不密实现象，并不能以此作为判定依据。B表示面波波速反演的剖面图，注浆后出现了显著的变化，从上到下渐大，符合实际情况。C表示依据综合评判计算获得的结果。表面附近位置等级低，下半部分出现了较高的等级，符合实际情况，结果中也准确反映了实际中存在的凹坑[4]。D表示将实验平台移走之后统计的4个凹坑。通过对12条测线密实度情况进行统计研究分析，发现采用此种方法进行研究，伴随直径的减小，也会同时减小识别率，表明此项方法不适用于对小孔洞进行识别。综上所述采用模糊综合评判法可以对水利工程中混凝土密实度进行有效的判断。
【关键词】混凝土；密实度；综合评判法；应用
一、高密度面波对混凝土密实度检测的基本原理
只有在介质的表面才会进行面波传播，但地下构造关系与面波的传播速度产生了一定的影响。因瑞利面波已经广泛应用在了地基处理效果的评估当中，本文探测采用瑞利面波。从介质表面沿着深度方向衰减的瑞利面波振幅，半个波长之内大约就集中了超过80%的全部能量，因此从介质表面到半个波长深度决定了传播的速度[1]。所以高频面波具有较短的波长，仅能穿透较短的地表浅层，智能对浅层的地下构造进行反应；低频面波具有较长的波长，可以深入到深处地层，可以对整个地表到深层的构造影响进行反应。经探测获得瑞利面波高频到低频传播速度，采用数学方法依照深度分离这些信息，就可以对地下构造进行推断分析。
二、实例应用
某水利工程采用沉管施工，采用压力注浆法对沉管、基坑间的空隙进行填充。依据工程要求实施了两次模型试验，并将试验平台浮在水面上，下图2所示为结构剖面图。测线、观察窗、平台的尺寸和形状等布置如图3。
试验Ⅰ先对A孔进行单独注浆，待完成预定效果后同时进行B孔和C孔的注浆；试验Ⅱ先对C孔进行单独注浆，达成预定效果后同时进行A孔和B孔的注浆。注浆前将初值状态记录一次，注浆结束后记录终止状态。并在注浆过程中对浆液扩散状况进行不断的记录[2]。选定SIR-20地质雷达于1m之内进行探测，混凝土εr=7，水εr=81，选用900MHz天线，采集时窗设定为80ns，将注浆孔周围的密集钢板影响避开进行数据的采集。选用McSeis-170f的面波仪，高截频和低截频分别为：4000Hz和30Hz，固有频率为：100Hz。选择距离孔口1m的位置进行采集。
1、数据采集。利用实验可以获得注浆之前和注浆后的面波、雷达数据，将平台在注浆凝固72h之后移走，对测线方向上表面凹陷部位深度、范围等进行统计。
2、建立综合评判模型
（1）构建因素集。因浆液中还有沙子，所以与水接触面、内部均会产生反射现象。以注浆前后，雷达信号和面波反演在注浆层空间内的变化量作为元素进行因素集的构建。
①雷达信号强度对注浆密实度产生的影响及关系
设定沙子的直径均为r且整齐排列，沙子占浆液体积比为w，密实度为k，取出体积为r×dh的一部分。注浆之前的反射信号为0，珠江之后因沙子表面反射，设定反射系数为R，入射波强度为P。因选择的体积较小，假设传播过程中P不会改变，设定反射信号强度变化为dP，如式（2）。表明注浆区域内的反射信号强度和注浆密实度之间存在正比的关系。
（2）
②面波速度变化对注浆密实度产生的影响及关系
本次采用剪切波（横波反演），提高注浆密实度会增大反演后的波速，大致可以认为是线性关系。
（2）建立权重集。基于实验Ⅰ例的各条测线均采集样本1个，构建观测样本矩阵，并进行标准化处理，对指标数据相关矩阵r及其特征根进行计算，判定主成分，获得权重矩阵。雷达探测结果和面波反演结果分别占据了主要和次要地位。
（3）建立评价集。依据一定空间内混凝土浆液占据的比例分为Ⅰ（密实度>90%）、Ⅱ（75%-90%之间）、Ⅲ（55%-75%之间）、Ⅳ（密实度<55%）4个等级的评价集[3]。
（4）单因素模糊评判。依据第一次模型试验得知雷达强度信号最大和最小分别为65500和800；面波反演速度差的最大和最小分别为5500和400。依据上文的线性关系及密实度具体数值进行计算，获得单因素评判集。
（5）构建雷达信号强度变化量（U1）和面波反演速度变化量（U2）4级评价标准的4个隶属度函数。
（6）综合评判。依据前面分析计算获得试验模型权重集A、因素集U、评判集V、隶属度函数及聚类中心值。采用对应隶属度函数进行计算，获得模糊关系矩阵R（2×4）。模糊复合计算模糊关系矩阵R与权重集A：
（3）
式（3）中代表A和R需要先进行点乘运算，再进行和运算，最终获得基于评判集各指標的待评定指标值的隶属度矩阵，归类评判标准为最大隶属度。
三、结果和分析
本次采用1×1窗口的平均值来代替待处理对象，选择模拟试验中的一条测线分析。借测结果如图4所示。
图4中A表示雷达检测的剖面图，注浆后因碎石反射，反射信号出现显著增强，上表面存在了多出较弱的反射区，下表面也有一部分。试验中注浆空间相对较小，具有较好的浆液流动性，并不会发生底部填充不密实现象，并不能以此作为判定依据。B表示面波波速反演的剖面图，注浆后出现了显著的变化，从上到下渐大，符合实际情况。C表示依据综合评判计算获得的结果。表面附近位置等级低，下半部分出现了较高的等级，符合实际情况，结果中也准确反映了实际中存在的凹坑[4]。D表示将实验平台移走之后统计的4个凹坑。通过对12条测线密实度情况进行统计研究分析，发现采用此种方法进行研究，伴随直径的减小，也会同时减小识别率，表明此项方法不适用于对小孔洞进行识别。综上所述采用模糊综合评判法可以对水利工程中混凝土密实度进行有效的判断。