超声波检测桩基质量的模糊综合分析

　　目前,利用超声波检测大直径(d≥0.6m)桩基础的质量已成为一种普遍使用的方法.一般情况下,如果桩内混凝土存在空洞、夹泥、离析、裂缝等缺陷时,超声信号的声速、频率和振幅都会发生变化.在具体确定混凝土缺陷时,通常的做法是求出超声量的统计参数均值和样本标准差,然后以超声量的小概率值作为区别桩身混凝土有无缺陷的临界判断依据.但是,如此采用超声量有限个值的样本均值和样本标准差,来替代桩作为一个连续介质而对应的超声量有无穷多个值的总体期望和均方差,有一定的局限性[1].因此本文利用抽样分布定理给出超声量的期望与均方差的置信区间,然后据此组合给出超声量的组合区间值及其属于“好”、“一般”、“差”3个评语的隶属函数,并且依据超声声速、频率和振幅对混凝土不同缺陷的反应程度给出相应的权重,最后对桩身不同截面处的混凝土质量作出模糊综合评判.

　　1 超声量的置信区间分析

　　1.1 期望的置信区间分析

　　沿桩身检测孔水平同步或高差同步检测得到的超声量ξi(ξi代表超声声速Vi、频率fi和振幅Ai的平方根,i=1,2,3...n)是来自正态总体N(Eξ,σ2)的一个样本,由抽样分布定理,得到如下分布[2,3]

　　对于给定的a,存在分位数t1-a/2(n-1),满足

　　式中:ξ为超声量样本ξi的均值;Sξ为超声量样本ξi的均方差;1-a(a通常取0.05)为置信水平,那么ξd≤Eξ≤ξu就是Eξ的置信区间.

　　1.2 均方差的置信区间分析

　　同样,由抽样分布定理可以得到如下分布:

　　对于给定的a,存在分位数λ1,λ2,使

　　1-a为置信水平,那么Sξd≤R≤Sξu就是σ的置信区间.

　　1.3 超声量组合区间的划分

　　通常判别桩身混凝土缺陷的方珐是取超声量的小概率值ξ-2Sξ作为临界判据,这是以样本均值ξ和均方愁Sξ接近Eξ和σ为前提的.然而实际情况是,当对一根桩进行检测时,所得超声量的样本均值ξ和均方差Sξ是变化不确定的,如果将它们作为置信水平1-a下的区间值考虑应更合理可信,但是此时临界判据就不是确定的唯一值,而可以有多种组合变化.这里本文依据严格程度不同给出超声量的3个临界判据ξ01,ξ02和ξ03,相应超声量被划分成4个区间,在每个区间里对应的混凝土质量是不同的.

　　2 模糊综合评判分析

　　超声声速、频率和振幅是超声波检测混凝土质量的3个基本物理量,由其作为模糊评判的单因素组成的论域为[4,5]

　　桩内混凝土的质量可以分成“好”、“一般”和“差”3个等级,其组成的评语论域为