小波变换在桩基完整性检测中的应用分析

【摘 要】在人们的质量安全意识不断提高的前提和背景下，如何对桩基的完整性进行检测，以更好的提高桩基基础的荷载能力以及建筑物使用的安全性就成为各施工单位着力竞争的目标与焦点。小波变换是一种新型的检测桩基完整性的技术和方法，将其应用于桩基完整性的检测中具有非常重要的意义与价值。鉴于此，本文拟从小波变换声脉冲信号特征的提取、桩基完整性检测技术以及小波变换在桩基完整性检测中的应用等几个方面来进行分析与阐述，以期加深对这一问题的认识与理解程度。

【关键词】小波变换；桩基；完整性检测；应用分析

随着我国经济社会的不断发展与进步，高层建筑的数量也在持续快速增加。一般来说，高层建筑的桩基所承受的压力都较大，一旦这种压力超出其所能承受的范围，就会不可避免地出现一些安全事故，给人们的生命财产安全带来极大威胁。因此，从这个角度来看，我们有必要对桩基的完整性进行检测。小波变换是一种新型的检测方法和技术，因其所具有的特点与优势，目前已经在桩基完整性检测中得到了较为广泛的应用，并取得了很好的效果。在对桩基完整性检测技术以及小波变换在桩基完整性检测中的应用这两个问题进行分析之前，我们先来了解一下小波变换声脉冲信号特征的提取。

1.小波变换声脉冲信号特征的提取

从整体上来看，小波变换这项技术中还包括很多其它的技术，这些技术构成了完整的小波变换技术。在这所有的技术中，声脉冲信号特征的提取是非常关键和重要的一项技术，需要引起我们的高度关注与重视。一般来说，一旦某一系统发生故障，那么在对其进行激励时，往往会发现系统故障对各频率成分的抑制与增强作用是不同的，存在着较大的差异，所以这些故障系统在进行信号输出时，会适当地比正常系统输出的信号有一定的差别，也即是某些频带内的信号会在受到激励作用后出现能量增大的趋势，而有些频带内的信号会在受到激励作用后出现能量减小的趋势，所以在对这些信号进行提取的过程中需要对其加以特别注意。除此之外，由于小波变换技术可以把非平稳振动信号转换成一组基函数，与此同时信号量保持完整无缺，所以在对声脉冲信号特征进行提取的过程中，还必须对A/D信号进行提取，并进行小波分解，只有这样才能更好的保证提取过程的顺利，有效提高信号提取的速度。

2.桩基完整性检测技术

就目前的发展形式而言，在对桩基进行完整性检测时，主要采取的方法有反射波法、埋管式声波透射法和机械阻抗法等，而反射波法则是应用最为广泛的技术和方法，约占全部检测活动的94%，因此我们主要对其进行分析与把握。所谓的反射波法，就是指在基础桩桩头受到瞬态激振的情况下，对桩顶的速度响应进行测量，对桩体中弹性波传播的波形变化特征进行分析，从而判定基础桩桩身质量是否达标，是否存在缺陷的一种低应变测桩方法。根据反射波的正负极性和幅度的大小，以及随着时间的变化而变化的特征，可以对桩体的完整性以及存在问题的性质、位置、严重程度进行确定，最终达到判定桩身质量的目的。虽然反射波法的测试结果精准度较高，应用也较为广泛，但仍存在许多亟待解决的问题。首先，容易受到各种信号的干扰，影响对于缺陷的判断；其次，如果桩身存在多个缺陷，较为严重的缺陷会掩盖其他缺陷，导致检测结果失准；最后，目前大多数桩基检测系统只能确认缺陷的位置和类型，无法准确反映其严重程度。这些问题的存在严重制约了基桩完整性测试系统的发展，我们在具体进行运用的过程中还是要尽量对这些可能出现的问题加以规避。

3.小波变换在桩基完整性检测中的应用

将小波变换技术应用于桩基的完整性检测之中，是建立在现代社会人们对质量与安全要求不断提高的基础之上的，在某种程度上也代表着未来社会发展的一种趋势，所以这项技术不仅具有非常显著的现实意义，其发展前景也是非常广阔的。因此，对于这个问题，为了理解与阐述的方便，我们主要可以从小波变换在桩基完整性检测中的实际应用、小波变换应用于桩基完整性检测中的前景等两个方面来进行分析。首先，小波变换在桩基完整性检测中的实际应用。在对桩基的完整性进行检测时，检测系统产生的检测信号往往会受到来自外部或内部的噪音干扰，从而影响检测的准确性和检测效率，这就需要对小波的波长进行适当合理的选择。同时，在对桩基完整性进行检测时，反射信号还可能受到横波和表面波的干扰，这些干扰，使得检测系统接收到的反射波信号失准，无法正常反映基础桩桩身的质量和完整性，因此，在对小波基的选取进行确定时，还必须首先确保小波变换处理的准确性与科学性。除此之外，一般来说，在对桩基的完整性进行检测和分析时，选用的小波分析频率会低于1.5KHz，如果是对桩身特性进行反映，其频率还要更低。在对小波基进行选择时，可以参考小波算法中的奇异性指数，以更好的确保选择的科学性和恰当性。比如，我们可以假设信号的Lipschitz指数为n，那么所选用的基本小波至少要具备n个过零点，在某一个尺度范围内，小波变换的极值点与相应的小波过零点的数目存在相应的线性关系，不过为了减少计算量，减轻数据的繁杂性，必须在满足计算需要的前提下，尽可能选择较少的过零点的小波。同时，在使用反射波波形对基础桩桩身的完整性进行分析时，桩身自身存在的波阻抗的变化主要反映在每个反射波的波峰和波谷处以及曲线的变化趋势上，这一点不容忽视。其次，小波变换应用于桩基完整性检测中的前景。小波变换技术的发展前景还是十分广阔的，特别是在桩基完整性检测中的应用，归结起来，其发展前景主要体现在以下几个方面：其一，小波变换可以有效消除噪音对于检测信号的影响，同时清除高于桩基检测特征的信号频率，最大限度地保持信号的特性，便于对桩身缺陷的识别。其二，小波变换可以选择不同的频率，实现对滤波的调整，实用性较强，适用范围广。其三，小波变换不仅可以应用与桩基的完整性测试，还可以用于高应变测试系统中，其应用范围很广泛。

4.结语

随着我国经济社会的不断发展，各种高层甚至是超高层建筑也越来越多，这样一来，建筑物本身对桩基工程所产生的压力也就越来越大，一旦这个压力超过了桩基所能承受的范围，就会引起一系列的安全事故。因此，为了更好的实现桩基的安全性与完整性，我们必须对其进行检测，小波变换是一种优越性非常明显的检测技术，将其应用于桩基检测中不仅适应了现代社会发展的要求，也顺应了未来社会发展的趋势。本文从等几个方面进行了分析与阐述，希望可以为以后的相关研究与实践提供某些有价值的参考与借鉴。在具体进行阐述的过程中，可能由于各种各样的原因，还存在着这样那样的问题，在以后的研究与实践中要加以规避。

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