Определение длины и целостности сваи по отражениям сигнала
Оператор выделил на сейсмограмме второй пик — отражение от подошвы. При V = 4000 V = 4000 V = 4000 Δ t = 9 { , } 0 \Delta t = 9\{,\}0 Δ t = 9 { , } 0 L = 18 { , } 0 L = 18\{,\}0 L = 18 { , } 0 18,0 м . Но на 8,2 мс виден третий пик — акустическая аномалия. Вопрос не в арифметике, а в заключении : длина 18 м , сплошность — с аномалией на глубине 16,4 м или «удовлетворительная»? Ответ — п. 8.4 , п. 3.8 и приложение Б ГОСТ Р 72171-2025.
Полевая методика — №49 ; low strain — №51 ; чтение графика для ПТО — №52 . Здесь — алгоритм лаборанта: от отражения к L и целостности (кластер G, №53).
Для кого эта статья Материал для лаборантов и инженеров ИЛ , которые обрабатывают сигналы и формируют заключение о длине и сплошности (п. 9.2д ). Не дублирует настройку прибора — фокус на расчёт и вывод .
П. 4.1, 8.4: в стволе сваи регистрируют упругие волны. На обработанном сигнале выделяют импульсы от:
Нижнего конца сваи (подошва) → расчёт L изм L_{\text{изм}} L изм Нарушения сплошности (при наличии) → глубина z аном z_{\text{аном}} z аном целостности
П. 3.8: сплошность — отсутствие значительных дефектов в стволе. Аномалия на глубине z z z L изм L_{\text{изм}} L изм меняет формулировку о сплошности.
Результат на графике L изм L_{\text{изм}} L изм Заключение о сплошности Только пик удара + пик подошвы По формуле (1) Сплошность не нарушена (профиль 1, рис. Б.1)Ранний пик + пик «подошвы» Меньше L план L_{\text{план}} L план Недобор длины (профиль 3)Промежуточный пик + пик подошвы L изм ≈ L план L_{\text{изм}} \approx L_{\text{план}} L изм ≈ L план Аномалия на глубине z z z Подошва не выделяется Не определяется однозначно Заключение с оговоркой (п. 8.4 , п. В.2 )
П. 8.5:
L = V ⋅ Δ t 2 L = \frac{V \cdot \Delta t}{2} L = 2 V ⋅ Δ t
где:
L L L или расстояние до акустической аномалии, м;V V V стержневой волны, м/с;Δ t \Delta t Δ t удара до прихода отражённой волны , мс.
Выделение Δt на сейсмограмме и расчёт длины
П. А.1 , этап 6: для целевых импульсов рекомендуется брать точки экстремума .
Отражение Что отмечаем на графике Удар Первый значимый пик (возбуждение) Подошва Последний крупный пик, соответствующий L план L_{\text{план}} L план Аномалия Промежуточный пик, не совпадающий с геологией
П. 8.3: в протоколе — отметки моментов прихода целевых отражённых волн.
Свая Ø800, L план = 18 { , } 0 L_{\text{план}} = 18\{,\}0 L план = 18 { , } 0 , V = 4000 V = 4000 V = 4000
Δ t = 2 L V = 2 × 18 { , } 0 4000 × 1000 = 9 { , } 0 мс \Delta t = \frac{2L}{V} = \frac{2 \times 18\{,\}0}{4000} \times 1000 = 9\{,\}0 \text{ мс} Δ t = V 2 L = 4000 2 × 18 { , } 0 × 1000 = 9 { , } 0 мс
Если на обработанном сигнале Δ t = 9 { , } 1 \Delta t = 9\{,\}1 Δ t = 9 { , } 1 L изм = 18 { , } 2 L_{\text{изм}} = 18\{,\}2 L изм = 18 { , } 2 ELR ≈ +1,1 % — в норме (п. Б.3 ).
Если Δ t = 7 { , } 0 \Delta t = 7\{,\}0 Δ t = 7 { , } 0 L изм = 14 { , } 0 L_{\text{изм}} = 14\{,\}0 L изм = 14 { , } 0 ELR ≈ −22 % — недобор длины , доп. анализ (п. Б.3 ).
П. 8.6 — при ярко выраженных резонансных пиках на спектре (рис. 3 в):
L = V 2 ⋅ Δ f L = \frac{V}{2 \cdot \Delta f} L = 2 ⋅ Δ f V
где Δ f \Delta f Δ f соседними резонансными пиками, Гц.
Когда применять Когда не применять Слабое эхо во времени , но чёткий резонанс Нет резонансных пиков на спектре Метод 4.4.5 , прил. Е (мобильность) Только один пик на спектре
П. А.2: в частотной области — та же физика: L L L z аном z_{\text{аном}} z аном Δ f \Delta f Δ f Δ t \Delta t Δ t
П. А.3 — V V V постоянной по объекту, одним из способов:
Способ Пункт Надёжность Контрольные сваи с известной L А.3 , способ 1Высокая Профилирование ОПВ А.3 , способ 2Высокая Априорная информация по аналогам А.3 , способ 3Средняя Диапазоны А.4 А.3 , способ 4Низкая без проверки ELR
П. А.4 для железобетона:
Класс бетона V V V Общий диапазон ЖБ 3500–4500 B20–B35 3600–4100 B35 и выше 4100–4500
Ошибка V на 10 % → ошибка L на 10 %. Поэтому после первичного расчёта — ELR по полю (п. Б.2–Б.3 ).
Приложение А.1 — обработка до выделения Δ t \Delta t Δ t
От обработки сигнала к заключению о длине и сплошности
Этап Действие Зачем для L 1 Интегрирование (датчик на ускорение ) Скорость смещения вместо ускорения 2 Отбраковка записей плохого качества Не считать L по шуму 3 Усиление Пик подошвы ≈ пик удара (примечание А.1 ) 4 Фильтрация (Фурье)Рост сигнал/помеха (п. 8.4 ) 5 Усреднение (≥ 5 ударов)Стабильный Δ t \Delta t Δ t 6 Выделение экстремумов удара и отражений Фиксация Δ t \Delta t Δ t 7 Расчёт L и z аном z_{\text{аном}} z аном (1) или (2) Числа в протокол
П. 8.2: сваи с аномально отличающимися параметрами усиления, фильтрации или V — на отдельный разбор.
П. 8.1: сортировка сигналов по ударникам перед совместным анализом.
П. 8.7 + приложение Б :
Условие Формулировка в протоколе ∣ L изм − L план ∣ \lvert L_{\text{изм}} - L_{\text{план}} \rvert ∣ L изм − L план ∣ ELR в ±10 % «Длина соответствует проектной: L изм = … L_{\text{изм}} = \ldots L изм = … ELR менее −10 %«Длина не соответствует проектной» + график Подошва не выделена «Длина не определена однозначно» + причина (п. В.2 )
П. Б.1 , треб. 1–2: сопоставить сигнал с рис. Б.1 (13 профилей).
Признак на графике Вывод о сплошности Два пика, без промежуточных Сплошность не нарушена Провал , множественные пики (профили 5, 6, 9, 11 )Нарушение сплошности на глубине z = V ⋅ Δ t аном / 2 z = V \cdot \Delta t_{\text{аном}} / 2 z = V ⋅ Δ t аном /2 Сложный сигнал, ELR в норме Описать аномалию + сопоставить с ИГЭ (п. Б.1 , треб. 3)
П. Б.1 , треб. 4: учесть сигналы всех свай объекта — одна «чистая» свая не компенсирует соседнюю с аномалией.
Приложение В — если аномалия на глубине z z z
сплошность ниже z z z не контролируется (п. В.2 , огр. 2);
дефекты у нижних ~10 % L могут быть не видны (огр. 3).
Формулировка: «Акустическая аномалия на глубине z z z ниже z z z не оценивался (прил. В)».
П. Б.2:
ELR = L изм − L план L план ⋅ 100 % \text{ELR} = \frac{L_{\text{изм}} - L_{\text{план}}}{L_{\text{план}}} \cdot 100\% ELR = L план L изм − L план ⋅ 100%
П. Б.3: гистограмма ELR по всем сваям выборки:
Ситуация Действие лаборанта Пик гистограммы в ±10 % V принята верноСистемный сдвиг > +10 % Пересмотреть V (завышение L) Системный сдвиг менее −10 % Пересмотреть V или проверить недобор L Единичная свая вне диапазона Доп. анализ её сигнала во времени и частоте
В протоколе — таблица : № сваи, L план L_{\text{план}} L план L изм L_{\text{изм}} L изм ELR , V V V V .
№ Действие Пункт 1 Сортировка по ударникам п. 8.1 2 Обработка по прил. А (7 этапов) п. 8.2 , А.1 3 Выделить отражения: подошва + аномалии п. 8.4 4 Зафиксировать Δ t \Delta t Δ t п. 8.3 , А.1 этап 65 Обосновать V (не только «4000 по умолчанию») п. А.3 6 Рассчитать L , z аном z_{\text{аном}} z аном ELR п. 8.5 , Б.2 7 Сопоставить с рис. Б.1 , учесть ИГЭ п. Б.1 8 Записать ограничения прил. В при аномалии п. 8.7 9 Приложить обработанные сигналы с отметками п. 9.2д 10 Заключение: длина + сплошность отдельно п. 9.2д , п. 3
Ошибка Последствие Δ t \Delta t Δ t первого пика (шум)Занижение L Взять отражение от грунта , не от торца (профиль 2 ) Завышение L V из таблицы без ELR по полюСистемная ошибка на всех сваях Одна запись без усреднения Нестабильный Δ t \Delta t Δ t «Сплошность ОК» при видимой аномалии Противоречие п. 3.1 и п. 9.2д
П. 8.5: формула даёт L L L каждого отражения. L изм L_{\text{изм}} L изм подошве (пик на времени ≈ 2 L план / V \approx 2 L_{\text{план}} / V ≈ 2 L план / V z аном z_{\text{аном}} z аном
П. Б.1: интерпретация — с учётом сигналов разных ударников. Сравнивайте Δ t \Delta t Δ t качество записи (п. 8.4 ).
№ Фокус 49 Полевой цикл: подготовка, удары, протокол 52 ПТО читает график, не считает 53 Лаборант считает L , формулирует целостность
Да, если аномалия выделена (п. 8.5 ): z = V ⋅ Δ t аном / 2 z = V \cdot \Delta t_{\text{аном}} / 2 z = V ⋅ Δ t аном /2 графиком и заключением для ПТО (№52 ).
Статья подготовлена командой LABGO.AI. Расчёт L — п. 8.5–8.6, обработка — прил. А, интерпретация — прил. Б ГОСТ Р 72171-2025.
