基于材料變形曲線的鹽堿地樁基腐蝕程度檢測技術(shù)

摘 要：針對(duì)樁基浸潤圖像進(jìn)行了單一的增強(qiáng)與邊緣計(jì)算，導(dǎo)致樁基鋼材/混凝土材料變形曲線提取難度增加，難以分析樁基材料的擴(kuò)展情況問題。設(shè)計(jì)了基于特征相似度的鹽堿沼澤環(huán)境中樁基腐蝕厚度檢測方法，采集并裁剪樁基腐蝕樁基浸潤圖像，對(duì)樁基浸潤圖像進(jìn)行增強(qiáng)與邊緣計(jì)算處理，突出樁基鋼材/混凝土材料變形曲線，以曲線擴(kuò)展形式，分析樁基材料的腐蝕程度，并考慮到涂覆保護(hù)層與特定層材料，校正樁基浸潤圖像中的腐蝕厚度檢測結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樁基鋼材/混凝土材料變形曲線提取完整，該方法的平均檢測誤差為1.24 mm，檢測效果較好。

關(guān)鍵詞：特征相似度；鹽堿沼澤環(huán)境中樁基；腐蝕厚度；厚度檢測方法；

中圖分類號(hào)：TU473.1；TQ050.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2024）11-0088-04

Corrosion degree detection technology of saline-alkali groundpile foundation based on material deformation curve

WANG Lun 1 ，XUE Wenpeng 1 ，SONG Shanmao 1 ，HAN Menglong 1 ，GENG Xinhui 2

（1. New Energy Engineering Construction Branch of Qinghai Upper Yellow River HydropowerDevelopment Co.，Ltd.，Xining 810001，China；

2. Qinghai Zhonding Building materials Science and Technology Co.，Ltd.，Xining 810001，China）

Abstract： In order to solve the problem that the single enhancement and edge calculation of the pile foundation in?filtration image are carried out，which leads to the increase of the difficulty of extracting the deformation curve of thepile foundation steel/concrete material and the difficulty of analyzing the expansion of the pile foundation material，a pile foundation corrosion thickness detection method based on feature similarity was designed，the pile foundationcorrosion pile foundation infiltration image was collected and cropped，the pile foundation infiltration image was en?hanced and the edge calculation was processed，the deformation curve of the pile foundation steel/concrete materialwas highlighted，and the corrosion degree of the pile foundation material was analyzed in the form of curve expan?sion. Considering the coating protective layer and the specific layer material，the corrosion thickness detection re?sults in the infiltration image of the pile foundation were corrected. The experimental results showed that the extrac?tion of deformation curves for steel/concrete materials in pile foundations was complete，and the average detectionerror of this method was 1.24 mm，indicating a good detection effect.

Keywords： feature similarity；pile foundation in saline alkali swamp environment；corrosion thickness；thicknessdetection method

隨著人類活動(dòng)和自然因素對(duì)鹽堿地的影響，鹽堿地出現(xiàn)了沉降、面積減少等問題。為了解決這些問題，在鹽堿地中安裝了樁基，以提高其承載力 [1] 。然而，樁基的應(yīng)用也帶來了新的問題，即鹽堿沼澤具有較強(qiáng)的腐蝕性，會(huì)腐蝕已安裝的樁基，使其失去原有功能 [2] 。因此，有必要檢測樁基的腐蝕厚度，并根據(jù)檢測結(jié)果及時(shí)更新和維護(hù)樁基，以確保其正常功能[3] 。樁基腐蝕厚度檢測方法存在檢測結(jié)果不準(zhǔn)確、檢測時(shí)間太長等缺點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用效果不佳 [4] 。在上述背景下，不少研究學(xué)者針對(duì)厚度檢測方法展開了研究。如針對(duì)公路隧道的實(shí)際情況，對(duì)隧道進(jìn)行二次襯砌處理，進(jìn)行了隧道的襯砌厚度檢測 [5] 。基于機(jī)器視覺，提取圖像特征 [6] 。利用傾斜攝影測量技術(shù)采集瀝青混凝土圖像，進(jìn)行均值化處理，實(shí)現(xiàn)混凝土厚度檢測 [7] 。

在以往研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了基于特征相似度的鹽堿沼澤環(huán)境中樁基腐蝕厚度檢測方法，準(zhǔn)確檢測樁基腐蝕的厚度，便于及時(shí)掌握樁基的腐蝕程度。

1 鹽堿沼澤環(huán)境中樁基腐蝕厚度檢測方法

1. 1 鹽堿沼澤環(huán)境樁基浸潤圖像增強(qiáng)

考慮到鹽堿沼澤具有一定的腐蝕性，無法直接對(duì)樁基的腐蝕程度進(jìn)行測量，需要在獲取樁基腐蝕樁基浸潤圖像的過程中，對(duì)樁基浸潤圖像進(jìn)行處理，在保留樁基浸潤信息的同時(shí)，減少外界因素對(duì)樁基浸潤圖像采集與應(yīng)用過程的干擾 [8] 。

對(duì)樁基浸潤圖像進(jìn)行裁剪，將樁基浸潤圖像中的樁基區(qū)域裁剪出來 [9] ，將濾波處理后的樁基區(qū)域進(jìn)行增強(qiáng)處理，抑制圖像失真數(shù)據(jù)。在上述過程中，樁基浸潤圖像的灰度化處理和校正過程具體如下所示：1. 3 樁基腐蝕厚度檢測

（1）對(duì)于鹽堿沼澤環(huán)境中的金屬樁基來說，如果在地下水位以上有一層抗腐蝕材料（如涂覆保護(hù)層）作為防護(hù)措施，則可以有效降低金屬樁基的腐蝕速度；

（2）如果在樁基設(shè)計(jì)中考慮到地下水位以下的鹽堿含量較高區(qū)域，并選擇了更耐久材料作為樁身材質(zhì)，則可以降低腐蝕的發(fā)生和擴(kuò)展；

（3）材質(zhì)分布參數(shù)還會(huì)影響樁基承載能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。當(dāng)特定層的材料遭受腐蝕并降低其強(qiáng)度時(shí)，該層貢獻(xiàn)將減少，可能導(dǎo)致樁基整體承載能力降低或結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

在樁基設(shè)計(jì)和施工過程中，需要考慮到涂覆保護(hù)層與特定層材料。對(duì)樁基浸潤圖像邊緣進(jìn)行追蹤，根據(jù)實(shí)際情況補(bǔ)全其中不連續(xù)邊緣，準(zhǔn)確定位樁基浸潤圖像中樁基的邊緣位置，在上述基礎(chǔ)上，計(jì)算出樁基浸潤圖像中樁基的厚度，并對(duì)計(jì)算出的厚度進(jìn)行校正處理，過程為：

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2. 1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的基于特征相似度的鹽堿沼澤環(huán)境中樁基腐蝕厚度檢測方法在實(shí)際應(yīng)用中的性能，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。

實(shí)驗(yàn)以某鹽堿沼澤環(huán)境為例，該樁基的鋼材樁腐蝕厚度為2 mm，表示鋼材樁表面到腐蝕層的距離為2 mm；混凝土樁腐蝕厚度為5 mm，表示混凝土樁內(nèi)部腐蝕層厚度為5mm。

增強(qiáng)與邊緣計(jì)算后的實(shí)驗(yàn)樁基浸潤圖像如圖1所示。

由圖1可知，對(duì)樁基浸潤圖像進(jìn)行增強(qiáng)與邊緣計(jì)算后，樁基浸潤圖像的清晰度和完整性得到了改善，能夠?qū)⑵鋺?yīng)用在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中。

樁基鋼材/混凝土材料變形曲線結(jié)果如圖 2所示。

由圖2可知，以此描述樁基鋼材/混凝土材料的質(zhì)量和稠密程度，隨著時(shí)間的增長，變形曲線之間的差距逐漸變大，說明腐蝕程度較高且正在擴(kuò)展。

2. 2 結(jié)果與討論

共采集到3 000張實(shí)驗(yàn)樁基浸潤圖像，將其劃分為30組，利用3種方法對(duì)其進(jìn)行厚度檢測，并與實(shí)際腐蝕厚度相對(duì)比，并將對(duì)比結(jié)果記錄下來。對(duì)比結(jié)果如表1所示。

由表1可知，利用3種檢測對(duì)樁基腐蝕厚度進(jìn)行檢測，在相同的條件下，不同檢測方法的檢測誤差均不同。方法1的最大檢測誤差為1.96 mm，方法2的最大檢測誤差為15.69 mm，方法3的最大檢測誤差為56.64 mm。同時(shí)，從整個(gè)檢測過程來看，方法1的平均檢測誤差為 1.24 mm，方法 2 的平均檢測誤差為12.38 mm，方法3的平均檢測誤差為53.42 mm，可見，方法1的檢測誤差最小。

3 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的鹽堿沼澤環(huán)境中樁基腐蝕厚度檢測方法，確定了樁基腐蝕樁基浸潤圖像中的樁基鋼材/混凝土材料變形曲線，計(jì)算其腐蝕厚度，能夠更好地掌握鹽堿沼澤環(huán)境中樁基的腐蝕程度，為相關(guān)研究提供了一定的參考價(jià)值。

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