本發(fā)明涉及巖土測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種修正數(shù)據(jù)的方法及裝置。

背景技術(shù)：

在野外巖土體振動測試中，一般是利用測試傳感器來采集巖土的振動信號。

現(xiàn)有技術(shù)中，測點上振動測試傳感器的固定方式，一般是采用石膏、502膠水直接將傳感器固定在所測試的巖土體測試部位。此種方法，有四個缺點：第一，對于地表較為松散的巖土介質(zhì)，固定效果不佳；第二，對于有一定覆層厚度的測點位置，需要開挖到測點位置，增加了測試的附加工作量；第三，對于特殊環(huán)境，如含有積水的隧洞、地表存在短期或常年積水(如洼地、溪流)等不適合傳感器工作的環(huán)境，隧洞與巖土體的側(cè)壁上等難以安置傳感器的環(huán)境，傳感器的正常工作受阻；第四，對于需要測試巖土體一定深度處的振動信號，如不開挖至測點處而直接固定傳感器于測點地表，所測得的振動信號并不能真實反映測點處的信號。并且，針對爆破作業(yè)產(chǎn)生的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的過程中，由于爆破振動作用下基座結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的動力響應(yīng)，使得所測得的爆破振動數(shù)據(jù)與實際監(jiān)測對象位置處存在一定的偏差，影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

基于此，目前亟需一種數(shù)據(jù)的修正方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明實施例提供了一種修正數(shù)據(jù)的方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中，在利用固定在基座上的傳感器測量巖土體的振動信號時，由于爆破振動數(shù)據(jù)與實際監(jiān)測對象位置處存在一定的偏差，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性不能確保的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供一種修正數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括

基于測試基座在巖土體表面露出的長度，建立各長度下測試基座對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型；

以所述基座放置傳感器的位置節(jié)點作為模擬監(jiān)測節(jié)點；

將預(yù)設(shè)的外部激勵荷載施加至所對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型上的底部節(jié)點組上，獲取各底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及各模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)；

根據(jù)各底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及各模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)擬合各數(shù)據(jù)修正函數(shù)；

根據(jù)各數(shù)據(jù)修正函數(shù)對基座傳感器測得的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；其中，所述數(shù)據(jù)修正函數(shù)具體包括：頻率修正函數(shù)及振動速度幅值修正函數(shù)。

上述方案中，建立各高度下測試基座對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型具體包括：

按照所述基座各個部件的實際尺寸，利用動力有限元軟件ANSYS/LS-DYNA建立各高度下測試基座對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型；其中，

所述基座包括：

固定基臺，所述固定基臺的一端與活動板相連；

接高桿，所述接高桿的一端與所述固定基臺的另一端相連；

傳感器，所述傳感器安裝在所述固定基臺上；

釬桿，所述釬桿的一端與所述接高桿的另一端相連。

上述方案中，當(dāng)所述測試基座在巖土體中露出的長度為25cm時，所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝0.489f_XM^1.1951、f_Y＝0.489f_YM^1.1951及f_Z＝1.6157f_ZM^0.9354；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.4185V_XM^1.1538、v_Y＝0.4898V_YM^0.961及v_Z＝0.9958V_ZM^0.9982；其中，

所述f_x為測點在X方向上的實際主振頻率，所述f_XM為所述傳感器數(shù)據(jù)在X方向上的主振頻率；所述f_y為測點在Y方向上的實際主振頻率，所述f_YM為所述傳感器數(shù)據(jù)在Y方向上的主振頻率；所述f_z為測點在Z方向上的實際主振頻率，所述f_ZM為實際測點在Z方向上的主振頻率；

所述v_x為測點在X方向上的實際振動速度幅值，所述V_XM為所述傳感器數(shù)據(jù)在X方向上的振動速度幅值；所述f_y為測點在Y方向上的實際振動速度幅值，所述V_YM為所述傳感器數(shù)據(jù)在Y方向上的振動速度幅值；所述f_z為測點在Z方向上的實際振動速度幅值，所述V_ZM為所述傳感器數(shù)據(jù)在Z方向上的振動速度幅值。

上述方案中，當(dāng)所述測試基座在巖土體中露出的長度為30cm時，所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝0.7272f_XM^1.1332、f_Y＝2.3405f_YM^0.8134及f_Z＝1.3762f_ZM^0.9894；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.2181V_XM^1.6255、v_Y＝0.3509V_YM^1.2087及v_Z＝0.9953V_ZM^0.9961。

上述方案中，當(dāng)所述測試基座在巖土體中露出的長度為35m時，所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝2.2699f_XM^0.8643、f_Y＝2.1075f_YM^0.8949及f_Z＝0.8069f_ZM^1.1271；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.0902V_XM^2.2975、v_Y＝0.2412V_YM^1.559及v_Z＝0.9968V_ZM^0.9934。

上述方案中，當(dāng)所述測試基座在巖土體中露出的長度為40m時，所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝4.8804f_XM^0.7062、f_Y＝3.2278f_YM^0.7639及f_Z＝1.3762f_ZM^0.9894；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.0665V_XM^2.6674、v_Y＝0.2127V_YM^1.743及v_Z＝0.9996V_ZM^0.9906。

上述方案中，當(dāng)所述測試基座在巖土體中露出的長度為45m時，所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝12.601f_XM^0.435、f_Y＝3.5085f_YM^0.749及f_Z＝1.3762f_ZM^0.9849；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.0794V_XM^2.9451、v_Y＝0.1738V_YM^2.0956及v_Z＝1.0032V_ZM^0.9848。

上述方案中，當(dāng)所述測試基座在巖土體中露出的長度為50m時，所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝10.822f_XM^0.4837、f_Y＝3.3109f_YM^0.7379及f_Z＝1.3762f_ZM^0.9849；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.0539V_XM^3.7508、v_Y＝0.1628V_YM^2.4078及v_Z＝1.0044V_ZM^0.9824。

上述方案中，當(dāng)所述測試基座在巖土體中露出的長度為55m時，所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝10.068f_XM^0.4822、f_Y＝4.7793f_YM^0.6468及f_Y＝4.7793f_YM^0.6468；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.1545V_XM^3.3643、v_Y＝0.352V_YM^1.9237及v_Z＝0.989V_ZM^0.984。

本發(fā)明還提供一種修正數(shù)據(jù)的裝置，所述裝置包括：

建立單元，所述建立單元用于基于測試基座在巖土體表面露出的長度，建立各長度下測試基座對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型；

施加單元，所述施加單元用于將預(yù)設(shè)的外部激勵荷載施加至所述對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型上的底部節(jié)點組上，獲取各底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及各模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)；

擬合單元，所述擬合單元用于根據(jù)各底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及各模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)擬合各數(shù)據(jù)修正函數(shù)；

修正單元，所述修正單元用于根據(jù)各數(shù)據(jù)修正函數(shù)對基座傳感器測得的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；其中，所述數(shù)據(jù)修正函數(shù)具體包括：頻率修正函數(shù)及振動速度幅值修正函數(shù)；所述模擬監(jiān)測節(jié)點為所述基座放置傳感器的位置節(jié)點。

本發(fā)明提供了一種數(shù)據(jù)修正的方法及裝置，所述方法包括：基于測試基座在巖土體表面露出的長度，建立各長度下測試基座對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型；以所述基座放置傳感器的位置節(jié)點作為模擬監(jiān)測節(jié)點；將預(yù)設(shè)的外部激勵荷載施加至對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型上的底部節(jié)點組上，獲取各底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及各模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)；根據(jù)各底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及各模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)擬合各數(shù)據(jù)修正函數(shù)；根據(jù)各數(shù)據(jù)修正函數(shù)對實測巖土體不同深度的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；其中，所述數(shù)據(jù)修正函數(shù)具體包括：頻率修正函數(shù)及振動速度幅值修正函數(shù)。如此，根據(jù)各數(shù)據(jù)修正函數(shù)可以對基座傳感器所測得的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，求解得出巖土體上實際測點的振動數(shù)據(jù)，從而提高了數(shù)據(jù)的精度及準(zhǔn)確性，更能精確地反映出巖土體上實際測點振動特征。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一提供的修正數(shù)據(jù)的方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例一提供的基座的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的活動板的俯視圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的固定基臺的俯視圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的接高桿的側(cè)視圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的接高桿的俯視圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的釬桿的側(cè)視圖；

圖8為本發(fā)明實施例提供的釬桿的俯視圖；

圖9為本發(fā)明實施例提供的接高筒的俯視圖；

圖10為本發(fā)明實施例提供的施力部件的俯視圖；

圖11為本發(fā)明實施例二提供的修正數(shù)據(jù)的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為本發(fā)明實施例三提供的基座固定在風(fēng)化巖石上的示意圖。

具體實施方式

為了提高了測試數(shù)據(jù)的精度及準(zhǔn)確性，使得測試數(shù)據(jù)更能精確地反映出實際測點振動特征，本發(fā)明提供了一種數(shù)據(jù)修正的方法及裝置，所述方法包括：基于測試基座在巖土體中露出的長度，建立各高度下測試基座對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型；以所述基座放置傳感器的位置節(jié)點作為模擬監(jiān)測節(jié)點；將預(yù)設(shè)的外部激勵荷載施加至對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型上的底部節(jié)點組上，獲取各底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及各模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)；根據(jù)各底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及各模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)擬合各數(shù)據(jù)修正函數(shù)；根據(jù)各數(shù)據(jù)修正函數(shù)對基座傳感器測得的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；其中，所述數(shù)據(jù)修正函數(shù)具體包括：頻率修正函數(shù)及振動速度幅值修正函數(shù)。

下面通過附圖及具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

實施例一

本實施例提供一種數(shù)據(jù)修正的方法，如圖1所示，所述方法包括以下步驟：

步驟110，基于測試基座在巖土體表面露出的長度，建立各長度下測試基座對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型。

本步驟中，按照所述基座各個部件的實際尺寸，利用動力有限元軟件ANSYS/LS-DYNA建立各高度下測試基座對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型；模型中材料均采用Soild164單元劃分為Lagrange網(wǎng)格。為保證網(wǎng)格均勻，所有網(wǎng)格尺寸均劃分為0.2cm，計算采用cm-g-us單位制。其中，所述基座硬件結(jié)構(gòu)材料均采用Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，材料本構(gòu)模型取MAT_ELASTIC，其具體參數(shù)如下：密度7.85g/cm3，彈性模量200GPa，泊松比0.3，抗拉強度420MPa。

所述基座在巖土體中露出的長度可以包括：25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、55cm。

其中，如圖2所述，所述基座包括固定基臺，活動板1、接高桿2、傳感器3、釬桿4；其中，

所述固定基臺的一端與活動板1相連；所述接高桿2的一端與所述固定基臺的另一端相連；所述傳感器3安裝在所述固定基臺上，用于測試巖土體的振動信號；所述釬桿4的一端與所述接高桿2的另一端相連，用于將所述基座旋入所述巖土體。所述傳感器3為測振傳感器。

具體地，參見圖2，所述固定基臺包括：固定板5、基塊6及接高筒7；所述固定板5沿對角線布置有第一螺桿，所述第一螺桿包括兩根，所述固定板5的一角通過第一螺桿與所述活動板1的一角相連，所述固定板5的另一角通過第一螺桿與所述活動板1的另一角相連；所述基塊6的一端通過焊接與所述固定板5的另一端相連，所述基塊6的另一端通過螺紋與所述接高桿2的一端相連。所述釬桿4的一端通過所述接高筒7與所述接高桿2的另一端相連。

其中，參見圖3，所述活動板1上開設(shè)有槽洞，用于疏通所述傳感器3的接線；本實施例中，所述槽洞的直徑為2cm，厚度為0.5cm；所述活動板1的中心圍接高為0.5cm，厚度為0.2cm，所述活動板1還設(shè)有內(nèi)邊長為6cm的翼墻，以限制傳感器3的位移。其他實施例中，所述槽洞的直徑、厚度；所述活動板1的中心圍高、厚度、翼墻邊長可以根據(jù)實際需要進(jìn)行設(shè)定。

參見圖5，所述固定基臺上開設(shè)有槽洞，用于疏通所述傳感器3的接線；所述槽洞的直徑為2cm，厚度為0.5cm。

參見圖6及圖7，所述接高桿2的一端還設(shè)有三個螺孔及螺紋，本實施例中，所述螺紋的直徑為2.5cm，所述接高桿2的外徑為5cm。所述接高桿2上還設(shè)有刻度標(biāo)記。其他實施例中，所述接高桿2的螺紋直徑和外徑可以根據(jù)實際需要設(shè)定。

參見圖8及圖9，所述釬桿4的一端也設(shè)有三個螺孔及螺紋，本實施例中，所述釬桿4的長度為25cm，其另一端的錐形部分為10cm。所述釬桿4上也設(shè)置有刻度標(biāo)記。其他實施例中，所述釬桿4的長度及錐形部分的長度可以根據(jù)實際需要進(jìn)行設(shè)定。

參見圖10，本實施例中，所述接高筒7的長度為5cm，內(nèi)徑為1.5cm，外徑為5cm；其他實施例中，所述釬桿接高筒7的長度、內(nèi)徑及外徑可以根據(jù)實際需要進(jìn)行設(shè)定。

這里，為了在不同覆層厚度或積水深度下測得巖土體的振動信號，所述接高桿2可以包括多個，且各接高桿2的長度不同。

步驟111，以所述基座放置傳感器的位置節(jié)點作為模擬監(jiān)測節(jié)點。

本步驟中，在建立的有限元結(jié)構(gòu)模型中，以所述基座放置傳感器的位置節(jié)點作為模擬監(jiān)測節(jié)點，以能更真實地模擬實際測試環(huán)境，使得模擬監(jiān)測節(jié)點數(shù)據(jù)能夠真實反應(yīng)實際測試環(huán)境中的傳感器數(shù)據(jù)。

步驟112，將預(yù)設(shè)的外部激勵荷載施加至所述對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型上的底部節(jié)點組上，獲取各底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及各模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)。

本步驟中，為了可以真實反應(yīng)實際測試環(huán)境中巖土體的振動數(shù)據(jù)，將預(yù)設(shè)的外部激勵荷載施加至所述對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型上的底部節(jié)點組上，獲取各底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及各模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)。

其中，外部激勵荷載具體包括：20Hz、30Hz、40Hz、50Hz、60Hz、80Hz、100Hz的主振頻率；1cm/s、2cm/s、3cm/s、4cm/s、5cm/s、6cm/s、7cm/s的振速幅值。所述主振頻率和振速幅值相互組合成四十九組激勵荷載施加至對應(yīng)的每一露出長度的有限元結(jié)構(gòu)模型上，比如，20Hz分別和1cm/s、2cm/s、3cm/s、4cm/s、5cm/s、6cm/s、7cm/s組成七組激勵荷載，并將這組激勵荷載施加至露出長度為25cm有限元結(jié)構(gòu)模型上，以此類推，共有四十九組激勵荷載。

步驟113，根據(jù)各底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及各模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)擬合各數(shù)據(jù)修正函數(shù)。

本步驟中，當(dāng)將四十九組數(shù)激勵荷載分別施加至露出長度為25cm的有限元結(jié)構(gòu)模型上時，可以獲取49組計算結(jié)果，所述計算結(jié)果包括底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)。根據(jù)最小二乘法對部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲取到露出長度為25cm時的修正函數(shù)，所述數(shù)據(jù)修正函數(shù)具體包括：頻率修正函數(shù)及振動速度幅值修正函數(shù)，具體如下：

所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝0.489f_XM^1.1951、f_Y＝0.489f_YM^1.1951及f_Z＝1.6157f_ZM^0.9354；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.4185V_XM^1.1538、v_Y＝0.4898V_YM^0.961及v_Z＝0.9958V_ZM^0.9982；其中，

所述f_x為測點在X方向上的實際主振頻率，所述f_XM為所述傳感器數(shù)據(jù)在X方向上的主振頻率；所述f_y為測點在Y方向上的實際主振頻率，所述f_YM為所述傳感器數(shù)據(jù)在Y方向上的主振頻率；所述f_z為測點在Z方向上的實際主振頻率，所述f_ZM為實際測點在Z方向上的主振頻率；

所述v_x為測點在X方向上的實際振動速度幅值，所述V_XM為所述傳感器數(shù)據(jù)在X方向上的振動速度幅值；所述f_y為測點在Y方向上的實際振動速度幅值，所述V_YM為所述傳感器數(shù)據(jù)在Y方向上的振動速度幅值；所述f_z為測點在Z方向上的實際振動速度幅值，所述V_ZM為所述傳感器數(shù)據(jù)在Z方向上的振動速度幅值。

相應(yīng)地，當(dāng)將四十九組數(shù)激勵荷載分別施加至露出長度為30cm的有限元結(jié)構(gòu)模型上時，可以獲取49組計算結(jié)果，所述計算結(jié)果包括底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)。根據(jù)最小二乘法對部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲取到露出長度為30cm時的修正函數(shù)，具體如下：

當(dāng)所述測試基座在巖土體中露出的長度為30cm時，所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝0.7272f_XM^1.1332、f_Y＝2.3405f_YM^0.8134及f_Z＝1.3762f_ZM^0.9894；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.2181V_XM^1.6255、v_Y＝0.3509V_YM^1.2087及v_Z＝0.9953V_ZM^0.9961。

相應(yīng)地，當(dāng)將四十九組數(shù)激勵荷載分別施加至露出長度為35cm的有限元結(jié)構(gòu)模型上時，可以獲取49組計算結(jié)果，所述計算結(jié)果包括底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)。根據(jù)最小二乘法對部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲取到露出長度為35cm時的修正函數(shù)，具體如下：

所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝2.2699f_XM^0.8643、f_Y＝2.1075f_YM^0.8949及f_Z＝0.8069f_ZM^1.1271；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.0902V_XM^2.2975、v_Y＝0.2412V_YM^1.559及v_Z＝0.9968V_ZM^0.9934。

相應(yīng)地，當(dāng)將四十九組數(shù)激勵荷載分別施加至露出長度為40cm的有限元結(jié)構(gòu)模型上時，可以獲取49組計算結(jié)果，所述計算結(jié)果包括底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)。根據(jù)最小二乘法對部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲取到露出長度為40cm時的修正函數(shù)，具體如下：

所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝4.8804f_XM^0.7062、f_Y＝3.2278f_YM^0.7639及f_Z＝1.3762f_ZM^0.9894；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.0665V_XM^2.6674、v_Y＝0.2127V_YM^1.743及v_Z＝0.9996V_ZM^0.9906。

相應(yīng)地，當(dāng)將四十九組數(shù)激勵荷載分別施加至露出長度為45cm的有限元結(jié)構(gòu)模型上時，可以獲取49組計算結(jié)果，所述計算結(jié)果包括底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)。根據(jù)最小二乘法對部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲取到露出長度為45cm時的修正函數(shù)，具體如下：

所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝12.601f_XM^0.435、f_Y＝3.5085f_YM^0.749及f_Z＝1.3762f_ZM^0.9849；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.0794V_XM^2.9451、v_Y＝0.1738V_YM^2.0956及v_Z＝1.0032V_ZM^0.9848。

相應(yīng)地，當(dāng)將80Hz的主振頻率和6cm/s的振速幅值為一組激勵荷載施加至露出長度為50cm的有限元結(jié)構(gòu)模型上時，可以獲取49組計算結(jié)果，所述計算結(jié)果包括底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)。根據(jù)最小二乘法對部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲取到露出長度為50cm時的修正函數(shù)，具體如下：

所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝10.822f_XM^0.4837、f_Y＝3.3109f_YM^0.7379及f_Z＝1.3762f_ZM^0.9849；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.0539V_XM^3.7508、v_Y＝0.1628V_YM^2.4078及v_Z＝1.0044V_ZM^0.9824。

相應(yīng)地，當(dāng)將四十九組數(shù)激勵荷載分別施加至露出長度為50cm的有限元結(jié)構(gòu)模型上時，可以獲取49組計算結(jié)果，所述計算結(jié)果包括底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)。根據(jù)最小二乘法對部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲取到露出長度為55cm時的修正函數(shù)，具體如下：

所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝10.068f_XM^0.4822、f_Y＝4.7793f_YM^0.6468及f_Y＝4.7793f_YM^0.6468；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.1545V_XM^3.3643、v_Y＝0.352V_YM^1.9237及v_Z＝0.989V_ZM^0.984。

步驟114，根據(jù)各數(shù)據(jù)修正函數(shù)對基座傳感器測得的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

本步驟中，當(dāng)各數(shù)據(jù)修正函數(shù)得出以后，可以根據(jù)各數(shù)據(jù)修正函數(shù)對基座傳感器測得的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

本實施例提供的修正數(shù)據(jù)的方法，基于測試基座在巖土體表面露出的長度，建立各長度下測試基座對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型，根據(jù)不同長度下的根據(jù)各底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及各模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)擬合各數(shù)據(jù)修正函數(shù)；根據(jù)各數(shù)據(jù)修正函數(shù)可以對基座傳感器所測得的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，求解得出巖土體上實際測點的振動數(shù)據(jù)，從而提高了數(shù)據(jù)的精度及準(zhǔn)確性，更能精確地反映出實際測點振動特征。

實施例二

相應(yīng)于實施例一，本實施例提供一種修正數(shù)據(jù)的裝置，如圖11所示，所述裝置包括：建立單元101、施加單元102、擬合單元103、修正單元104；其中，

所述建立單元101用于基于測試基座在巖土體表面露出的長度，建立各長度下測試基座對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型。

具體地，所述建立單元101按照所述基座各個部件的實際尺寸，利用動力有限元軟件ANSYS/LS-DYNA建立各高度下測試基座對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型；模型中材料均采用Soild164單元劃分為Lagrange網(wǎng)格。為保證網(wǎng)格均勻，所有網(wǎng)格尺寸均劃分為0.2cm，計算采用cm-g-us單位制。其中，所述基座硬件結(jié)構(gòu)材料均采用Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，材料本構(gòu)模型取MAT_ELASTIC，其具體參數(shù)如下：密度7.85g/cm3，彈性模量200GPa，泊松比0.3，抗拉強度420MPa。

所述基座在巖土體中露出的長度可以包括：25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、55cm。

其中，如圖2所述，所述基座包括固定基臺，活動板1、接高桿2、傳感器3、釬桿4；其中，

所述固定基臺的一端與活動板1相連；所述接高桿2的一端與所述固定基臺的另一端相連；所述傳感器3安裝在所述固定基臺上，用于測試巖土體的振動信號；所述釬桿4的一端與所述接高桿2的另一端相連，用于將所述基座旋入所述巖土體。所述傳感器3為測振傳感器。

具體地，參見圖2，所述固定基臺包括：固定板5、基塊6及接高筒7；所述固定板5沿對角線布置有第一螺桿，所述第一螺桿包括兩根，所述固定板5的一角通過第一螺桿與所述活動板1的一角相連，所述固定板5的另一角通過第一螺桿與所述活動板1的另一角相連；所述基塊6的一端通過焊接與所述固定板5的另一端相連，所述基塊6的另一端通過螺紋與所述接高桿2的一端相連。所述釬桿4的一端通過所述接高筒7與所述接高桿2的另一端相連。

其中，參見圖3，所述活動板1上開設(shè)有槽洞，用于疏通所述傳感器3的接線；本實施例中，所述槽洞的直徑為2cm，厚度為0.5cm；所述活動板1的中心圍接高為0.5cm，厚度為0.2cm，所述活動板1還設(shè)有內(nèi)邊長為6cm的翼墻，以限制傳感器3的位移。其他實施例中，所述槽洞的直徑、厚度；所述活動板1的中心圍高、厚度、翼墻邊長可以根據(jù)實際需要進(jìn)行設(shè)定。

參見圖5，所述固定基臺上開設(shè)有槽洞，用于疏通所述傳感器3的接線；所述槽洞的直徑為2cm，厚度為0.5cm。

參見圖6及圖7，所述接高桿2的一端還設(shè)有三個螺孔及螺紋，本實施例中，所述螺紋的直徑為2.5cm，所述接高桿2的外徑為5cm。所述接高桿2上還設(shè)有刻度標(biāo)記。其他實施例中，所述接高桿2的螺紋直徑和外徑可以根據(jù)實際需要設(shè)定。

參見圖8及圖9，所述釬桿4的一端也設(shè)有三個螺孔及螺紋，本實施例中，所述釬桿4的長度為25cm，其另一端的錐形部分為10cm。所述釬桿4上也設(shè)置有刻度標(biāo)記。其他實施例中，所述釬桿4的長度及錐形部分的長度可以根據(jù)實際需要進(jìn)行設(shè)定。

參見圖10，本實施例中，所述接高筒7的長度為5cm，內(nèi)徑為1.5cm，外徑為5cm；其他實施例中，所述釬桿接高筒7的長度、內(nèi)徑及外徑可以根據(jù)實際需要進(jìn)行設(shè)定。

這里，為了在不同覆層厚度或積水深度下測得巖土體的振動信號，所述接高桿2可以包括多個，且各接高桿2的長度不同。

當(dāng)基座的有限元結(jié)構(gòu)模型建立好之后，所述施加單元102用于將預(yù)設(shè)的外部激勵荷載施加至所述對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型上的底部節(jié)點組上，獲取各底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及各模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)；

具體地，外部激勵荷載具體包括：20Hz、30Hz、40Hz、50Hz、60Hz、80Hz、100Hz的主振頻率；1cm/s、2cm/s、3cm/s、4cm/s、5cm/s、6cm/s、7cm/s的振速幅值。所述主振頻率和振速幅值相互組合成四十九組激勵荷載施加至對應(yīng)的每一露出長度的有限元結(jié)構(gòu)模型上，比如，20Hz分別和1cm/s、2cm/s、3cm/s、4cm/s、5cm/s、6cm/s、7cm/s組成七組激勵荷載，并將這組激勵荷載施加至露出長度為25cm有限元結(jié)構(gòu)模型上，以此類推，共有四十九組激勵荷載。

所述施加單元102以所述基座放置傳感器的位置節(jié)點作為模擬監(jiān)測節(jié)點，以能更真實地模擬實際測試環(huán)境，使得模擬監(jiān)測節(jié)點數(shù)據(jù)能夠真實反應(yīng)實際測試環(huán)境中的傳感器數(shù)據(jù)。為了可以真實反應(yīng)實際測試環(huán)境中巖土體的振動數(shù)據(jù)，將預(yù)設(shè)的外部激勵荷載施加至所述對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型上的底部節(jié)點組上，獲取各底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及各模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)。

當(dāng)所述施加單元102獲取到各底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及各模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)后，所述擬合單元103用于根據(jù)各底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及各模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)擬合各數(shù)據(jù)修正函數(shù)。

具體地，當(dāng)將四十九組數(shù)激勵荷載分別施加至露出長度為25cm的有限元結(jié)構(gòu)模型上時，可以獲取49組計算結(jié)果，所述計算結(jié)果包括底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)。所述擬合單元103根據(jù)最小二乘法對部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲取到露出長度為25cm時的修正函數(shù)，所述數(shù)據(jù)修正函數(shù)具體包括：頻率修正函數(shù)及振動速度幅值修正函數(shù)，具體如下：

所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝0.489f_XM^1.1951、f_Y＝0.489f_YM^1.1951及f_Z＝1.6157f_ZM^0.9354；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.4185V_XM^1.1538、v_Y＝0.4898V_YM^0.961及v_Z＝0.9958V_ZM^0.9982；其中，

所述f_x為測點在X方向上的實際主振頻率，所述f_XM為所述傳感器數(shù)據(jù)在X方向上的主振頻率；所述f_y為測點在Y方向上的實際主振頻率，所述f_YM為所述傳感器數(shù)據(jù)在Y方向上的主振頻率；所述f_z為測點在Z方向上的實際主振頻率，所述f_ZM為實際測點在Z方向上的主振頻率；

所述v_x為測點在X方向上的實際振動速度幅值，所述V_XM為所述傳感器數(shù)據(jù)在X方向上的振動速度幅值；所述f_y為測點在Y方向上的實際振動速度幅值，所述V_YM為所述傳感器數(shù)據(jù)在Y方向上的振動速度幅值；所述f_z為測點在Z方向上的實際振動速度幅值，所述V_ZM為所述傳感器數(shù)據(jù)在Z方向上的振動速度幅值。

相應(yīng)地，當(dāng)將四十九組數(shù)激勵荷載分別施加至露出長度為30cm的有限元結(jié)構(gòu)模型上時，可以獲取49組計算結(jié)果，所述計算結(jié)果包括底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)。所述擬合單元103根據(jù)最小二乘法對部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲取到露出長度為30cm時的修正函數(shù)，具體如下：

當(dāng)所述測試基座在巖土體中露出的長度為30cm時，所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝0.7272f_XM^1.1332、f_Y＝2.3405f_YM^0.8134及f_Z＝1.3762f_ZM^0.9894；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.2181V_XM^1.6255、v_Y＝0.3509V_YM^1.2087及v_Z＝0.9953V_ZM^0.9961。

相應(yīng)地，當(dāng)將四十九組數(shù)激勵荷載分別施加至露出長度為35cm的有限元結(jié)構(gòu)模型上時，可以獲取49組計算結(jié)果，所述計算結(jié)果包括底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)。所述擬合單元103根據(jù)最小二乘法對部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲取到露出長度為35cm時的修正函數(shù)，具體如下：

所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝2.2699f_XM^0.8643、f_Y＝2.1075f_YM^0.8949及f_Z＝0.8069f_ZM^1.1271；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.0902V_XM^2.2975、v_Y＝0.2412V_YM^1.559及v_Z＝0.9968V_ZM^0.9934。

相應(yīng)地，當(dāng)將四十九組數(shù)激勵荷載分別施加至露出長度為40cm的有限元結(jié)構(gòu)模型上時，可以獲取49組計算結(jié)果，所述計算結(jié)果包括底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)。所述擬合單元103根據(jù)最小二乘法對部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲取到露出長度為40cm時的修正函數(shù)，具體如下：

所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝4.8804f_XM^0.7062、f_Y＝3.2278f_YM^0.7639及f_Z＝1.3762f_ZM^0.9894；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.0665V_XM^2.6674、v_Y＝0.2127V_YM^1.743及v_Z＝0.9996V_ZM^0.9906。

相應(yīng)地，當(dāng)將四十九組數(shù)激勵荷載分別施加至露出長度為45cm的有限元結(jié)構(gòu)模型上時，可以獲取49組計算結(jié)果，所述計算結(jié)果包括底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)。所述擬合單元103根據(jù)最小二乘法對部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲取到露出長度為45cm時的修正函數(shù)，具體如下：

所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝12.601f_XM^0.435、f_Y＝3.5085f_YM^0.749及f_Z＝1.3762f_ZM^0.9849；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.0794V_XM^2.9451、v_Y＝0.1738V_YM^2.0956及v_Z＝1.0032V_ZM^0.9848。

相應(yīng)地，當(dāng)將四十九組數(shù)激勵荷載分別施加至露出長度為50cm的有限元結(jié)構(gòu)模型上時，可以獲取49組計算結(jié)果，所述計算結(jié)果包括底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)。所述擬合單元103根據(jù)最小二乘法對部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲取到露出長度為50cm時的修正函數(shù)，具體如下：

所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝10.822f_XM^0.4837、f_Y＝3.3109f_YM^0.7379及f_Z＝1.3762f_ZM^0.9849；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.0539V_XM^3.7508、v_Y＝0.1628V_YM^2.4078及v_Z＝1.0044V_ZM^0.9824。

相應(yīng)地，當(dāng)將四十九組數(shù)激勵荷載分別施加至露出長度為50cm的有限元結(jié)構(gòu)模型上時，可以獲取49組計算結(jié)果，所述計算結(jié)果包括底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)。所述擬合單元103根據(jù)最小二乘法對部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲取到露出長度為55cm時的修正函數(shù)，具體如下：

所述頻率修正函數(shù)具體為：f_X＝10.068f_XM^0.4822、f_Y＝4.7793f_YM^0.6468及f_Y＝4.7793f_YM^0.6468；

所述振動速度幅值修正函數(shù)具體為：v_X＝0.1545V_XM^3.3643、v_Y＝0.352V_YM^1.9237及v_Z＝0.989V_ZM^0.984。

當(dāng)各數(shù)據(jù)修正函數(shù)得出以后，所述修正單元104用于根據(jù)各數(shù)據(jù)修正函數(shù)對基座傳感器測得的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

實際應(yīng)用中，所述建立單元101、施加單元102、擬合單元103、修正單元104可以由該裝置中的中央處理器(CPU，Central Processing Unit)、數(shù)字信號處理器(DSP，Digtal Signal Processor)、可編程邏輯陣列(FPGA，F(xiàn)ield Programmable Gate Array)、微控制單元(MCU，Micro Controller Unit)實現(xiàn)。

本實施例提供的修正數(shù)據(jù)的裝置，基于測試基座在巖土體表面露出的長度，建立各長度下測試基座對應(yīng)的有限元結(jié)構(gòu)模型，根據(jù)不同長度下的根據(jù)各底部節(jié)點振動數(shù)據(jù)及各模擬監(jiān)測點振動數(shù)據(jù)擬合各數(shù)據(jù)修正函數(shù)；根據(jù)各數(shù)據(jù)修正函數(shù)可以對基座傳感器測得的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，求解得出巖土體上實際測點的振動數(shù)據(jù)，從而提高了數(shù)據(jù)的精度及準(zhǔn)確性，更能精確地反映出實際測點振動特征。

實施例三

實際應(yīng)用中，可以利用實施例一的基座對不同環(huán)境的巖土體進(jìn)行測試，獲取振動數(shù)據(jù)，并利用實施例一提供的數(shù)據(jù)修正方法及實施例二提供的數(shù)據(jù)修正裝置對針對數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，具體如下：

當(dāng)巖土體為風(fēng)化巖石時，傳感器不易固定，如圖12所示，在該基座上布置第一傳感器121對振動信號進(jìn)行監(jiān)測。為了驗證修正算法的準(zhǔn)確性，對巖石上部風(fēng)化層挖除形成溝槽，并布置第二傳感器122，測得的振動信號與經(jīng)修成算法修正后的振動幅值、頻率進(jìn)行比較。實際監(jiān)測時基座露出長度為55cm。最后獲得的振動監(jiān)測數(shù)據(jù)如表1所示：

表1

利用基座露出長度為55cm的數(shù)據(jù)修正函數(shù)對第一傳感器121測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正后的數(shù)據(jù)如表2所示：

表2

從表2可以看出，修正后的第一傳感器121的振速與第二傳感器122測得的振速之間的誤差最大為2.81％，頻率誤差最大為4.02％，說明該數(shù)據(jù)修正方法的精度還是很好的。

當(dāng)巖土體為松散土壤時，傳感器不易固定，采用該基座對松散土壤環(huán)境下的地表振動進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)現(xiàn)場實際環(huán)境，基座露出高度選為25cm，獲取到第一傳感器121監(jiān)測數(shù)據(jù)(監(jiān)測振速和監(jiān)測頻率)后，利用基座露出長度為25cm的數(shù)據(jù)修正函數(shù)對第一傳感器121測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正后，修正后的數(shù)據(jù)如表3所示：

表3

當(dāng)利用該基座對積水環(huán)境下的巖土體進(jìn)行監(jiān)測時，根據(jù)現(xiàn)場實際環(huán)境，基座露出高度選為30cm，獲取到第一傳感器121監(jiān)測數(shù)據(jù)(監(jiān)測振速和監(jiān)測頻率)后，利用基座露出長度為30cm的數(shù)據(jù)修正函數(shù)對第一傳感器121測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正后，修正后的數(shù)據(jù)如表4所示：

表4

本實施例中利用實施例一提供的數(shù)據(jù)修正方法對第一傳感器121測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正后，可以更精確反映出實際測點振動特征。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。