利用声波仪的低通收集技术和宽频带接收技术，发射传感器和接收传感器所在平面测线依次获得全剖面500Hz上述频段声波信号获得全剖面测量声波信号；计算全剖面测量声波信号，获得全剖面平均波速，获得全剖面波速变化图；傅里叶变换全剖面测量声波信号，获得全剖面声波信号频谱图。

根据已知设计桩径和全剖面平均波速，计算各点的估计特征频率，并在全剖面声信号频谱图中自动连续标记刻度，提取全剖面波速变化图中的异常波速区域，并与实际特征频率标记图进行比较，区分弯曲效应和桩体缺陷。

A)仪器选择和参数设置

利用声波仪的低通收集技术和宽频带接收技术，发射换能器和接收 接收换能器所在平面测线依次全剖面获得500Hz以上频段声波信号，得到全剖面实测声波信号；试验所使用仪器为如图3所示的非金属超声波检测仪，配有如图4所示的圆环式径 向换能器，发射换能器主频分别为40kHz、60kHz，接收换能器的主频为60kHz。实测信号均为 1#、2#检测到圆桩(如图1所示，图2所示)的声波透射法。仪器参数设置为:采样步距为10cm，2048年采样 点数为，采样间隔为3μs，设置为通频带10Hz-60kHz，延迟时间0μs，发射电压500v，超声分析系统软件用于信号后处理。其中，声波仪和接收传感器可以接收500Hz上述声波信号。此外，为了保证宽 频带的响应和接收能力，发射传感器和接收传感器不采用相同的谐振峰，发射传感器 谐振峰不得高于接收传感器谐振峰频率值的三分之二。

图1

图2

(B)实验方法

对于全剖面测量的声波信号，计算实时声波波速，获得全剖面平均波速，并获得全剖面波速变化图；常规测量分别采用主频40kHz、60kHz传能器发射，主频为60kHz接收换能器，采集两组试验信号。

(C)数据处理

a判断波速是否异常

傅里叶改变全剖面测量声波信号，获得全剖面声波信号频谱图； 对于全剖面测量声波信号，根据及时和声测量管间距计算实时声波波速，获得全剖面声波波速变化图，判断波速是否与现场经验波速和其他测量波速相比异常。具体来说，对于全剖面测量声波信号，根据及时和声测量管间距计算实时声 波速，根据各待测点实时波速平均计算全剖面平均波速，并获得全剖面波速变化图。b确定估计特征的频率

根据已知设计的桩径和全剖面的平均波速，计算各点的预测特征频率，并在全剖面声信号频谱图中自动连续识别 度； 具体来说，根据公式计算测点来估计特征频率fm＝kca/2Dd，Dd为设计直径，其中fm为了获得 的估计特征频率值，k修正系数取k＝1 .0，ca全剖面平均波速；根据所述预测特征频率，在所述全剖面频谱图中自动逐点标记。

c确定实际特征频率

根据全剖面声信号频谱图，在预测特征频率附近找到谐振峰对应的实际特征频率，修改自动完成的标志，形成实际特征频率标志图； 具体来说，在全剖面高精度频谱图中，在预测特征频率附近找到谐振峰，获得真实特征频率并进行识别。

d识别声测管的弯曲

区域波速异常，实际特征频率基本无变化，波速异常为 弯曲效应，与桩体质量无关；区域波速低，实际特征频率高于设定 阈值，属于桩体质量问题。

提取全剖面波速变化图中的波速异常区域，并与实际特征频率标识图进行 比较，区分弯管效应和桩身缺陷。

如图3所示，桩体混凝土存在缺陷，包括空洞、混凝土离析、缩颈、局部 松动等。声测管弯头由于设计或施工原因，在同一钢笼中的位置相对偏移。严格来说，声测管弯头不是缺陷，但弯头处检测到的信号往往显示 缺陷部位的特征。由于测点间距的增加，弯头处的声波会及时增加。此时，预设管间距的波速无疑会降低。当管间距正常但桩体内部有缺陷时，也会出现波速下降。两者的测量信号不同，很难准确区分。对于实际工程中波速突然降低 ，如何判断桩体内部情况一直是工程的重点和难点。频域分析可以很好地解决 这个工程问题。