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1、 1 1、桩基及其质量问题、桩基及其质量问题桩基在工程中的应用:优点优点:(1)(1)抗震性能好抗震性能好;(2)(2)沉降量小、承载力高沉降量小、承载力高;(3)(3)可以解决特殊土地基的承载力。可以解决特殊土地基的承载力。缺点：缺点：(1)(1)故障率高故障率高;(2)(2)地下隐蔽性地下隐蔽性,不易直接观察。不易直接观察。概述第1页/共56页2、桩基动测技术分类桩基动测技术分为高应变法、低应变法和声波透射法桩基动测技术分为高应变法、低应变法和声波透射法概述第2页/共56页3、低应变动测法优点（1）仪器设备轻便、检测速度快和费用较低（2）具有静载试验所不具备的功能（3）可对工程桩进行普查概
2、述第3页/共56页4 具备的条件具备的条件人:振动与波动理论、电子与计算机技术、信号分析、岩土力学、桩工技术机:基桩动测仪器鉴定规程JJG930-1996:灵敏度、线性度、频响。料(对象):桩土刚度比,几何尺寸法:反射波、机械阻抗法、超声波环:振动与杂散电流概述第4页/共56页桩动测法优点（静载法缺点）桩动测法优点（静载法缺点）锚桩反力装置概述第5页/共56页桩动测法优点（静载法缺点）桩动测法优点（静载法缺点）堆载装置概述第6页/共56页二、反射波法检测基本原理二、反射波法检测基本原理(一)反射波法基本原理1.相关概念2.一维波动方程及达朗贝尔解3.弹性波在杆性质突变处的反射和透射4.波在桩中
3、传播过程描述基本原理第7页/共56页1.相关概念(1)质点振动速度与波速(振动与波动)(2)上行波与下行波(3)拉力波与压缩波FdL=c dtdL=c dt 基本原理第8页/共56页2.一维波动方程及达朗贝尔解 一维杆假定(1)材料为均质各向同性的理想弹性体；(2)杆截面尺寸远小于波长、在变形过程中始终保持平面；(3)在横截面上除均匀分布有轴向应力外，所有其它应力分量均为零。基本原理第9页/共56页基本原理第10页/共56页由达朗贝尔原理，微元体 的动力平衡方程为：整理得：由虎克定律可得：代入上式，可得：基本原理第11页/共56页 u(x,t)=f(x-ct)+g(x+ct)=u+u f f、
4、g g分别表示向下传播和向上传播的扰分别表示向下传播和向上传播的扰 动，其传播速度均为动，其传播速度均为c c。x1-ct1=x2-ct2 x2-x1=c(t2-t1)达朗贝尔解：达朗贝尔解：相似推导可得:基本原理第12页/共56页杆截面上应力应变关系:同样对上行波有：对下行波有：基本原理第13页/共56页3.弹性波在杆性质突变处的反射和透射基本原理第14页/共56页 界面处反射波、透射波及入射波需满足如下位界面处反射波、透射波及入射波需满足如下位移及速度的连续条件移及速度的连续条件:rr对于应力波有t=ri r=-ri基本原理第15页/共56页弹性波在杆性质突变处的反射和透射规律(1)透射波
5、总是与入射波同号;(2)当Z1Z2时(缩径),反射速度波与入射速度波同号;(3)当Z1Z2时(扩径),反射速度波与入射速度波异号.基本原理第16页/共56页4.波在桩中传播过程描述（1）完整桩中波的传播基本原理第17页/共56页（2）缩径桩中波的传播（2 2）（3 3）（3 3）扩径桩中波的传播）扩径桩中波的传播基本原理第18页/共56页缩颈桩反射波时程曲线基本原理第19页/共56页(二)一维波动方程的振动解及机械阻抗法 对于式:考虑边界条件:可得振动频率方程:基本原理第20页/共56页基本原理第21页/共56页基本原理第22页/共56页基本原理第23页/共56页动测信号的频率域解（a）f=f
6、2-f1 =c/2L c=2L f（b）机械阻抗法判断桩底嵌岩情况(kd大小与f/f1的关系)（c）测试信号归一化与速度导纳；（d）现场测试方法稳态与瞬态基本原理第24页/共56页三、适用范围及存在问题三、适用范围及存在问题（一）适用范围 1.检测混凝土桩的完整性 不适用于薄壁钢管桩、异型桩、柔性桩 基本原理第25页/共56页2.判定缺陷程度 对桩身缺陷只作定性判定。对于时域信号，一般根据曲线上缺陷反射的强烈程度来定性判定缺陷大小。对于桩身缺陷类型，曲线信号只反映出桩身阻抗减，其具体类型需综合考虑地层及施工情况或借助其他手段判断。基本原理第26页/共56页3.判定缺陷位置 有效检测桩长问题有效
7、检测桩长问题 存在有效检测桩长的原因存在有效检测桩长的原因:受桩周土约束、激振能量、受桩周土约束、激振能量、桩身阻尼及桩身阻抗变化等因素影响，可能无法看到桩底桩身阻尼及桩身阻抗变化等因素影响，可能无法看到桩底反射信号。反射信号。有效检测桩长应通过现场试验确定。有效检测桩长应通过现场试验确定。时域时域频域频域基本原理第27页/共56页（二）实际情况与理论解的差异（二）实际情况与理论解的差异 桩本身就不是完美的桩本身就不是完美的 不平的桩头接触面不平的桩头接触面 弹模沿桩身是变化的弹模沿桩身是变化的 非均质材料非均质材料 (如颗粒尺寸变化如颗粒尺寸变化)截面随桩身的变化截面随桩身的变化 桩材料阻尼
8、的存在桩材料阻尼的存在 土阻力的存在土阻力的存在基本原理第28页/共56页 锤击问题锤击问题 点接触而不是面接触，即不满足一维波动理论的条件点接触而不是面接触，即不满足一维波动理论的条件 伸出来的钢筋会增加噪音伸出来的钢筋会增加噪音 瑞利波瑞利波 (表面波表面波)输入应力波的波长使小缺陷的确定困难输入应力波的波长使小缺陷的确定困难基本原理第29页/共56页（三）测试中易出现的问题1.桩顶浮浆未凿掉2.传感器安装方法不正确3.传感器安装位置及激振点位置的选择不符合要求4.激振能量的选择不合适5.波形的一致性不好6.测试参数的设定不正确，如记录的时间段长度、桩长及桩身截面积、采样率等基本原理第30
9、页/共56页四、典型曲线及分析处理四、典型曲线及分析处理（一）几种典型曲线资料分析第31页/共56页 典型桩动测曲线-空气中的完整桩资料分析第32页/共56页局部缺陷:小 中 大 局部增大:小 中 大反射波法时域曲线基本解反射波法时域曲线基本解第33页/共56页典型桩动测曲线-端承桩资料分析第34页/共56页典型桩动测曲线-缩径桩资料分析第35页/共56页典型桩动测曲线-扩径桩资料分析第36页/共56页典型桩动测曲线-浅部断桩资料分析第37页/共56页异常曲线资料分析第38页/共56页（二）曲线分析时几个需要注意的问题1 指数放大的应用资料分析第39页/共56页2 高通滤波形状改变资料分析第4
10、0页/共56页3 延迟放大不可过大?资料分析第41页/共56页4 低通滤波资料分析第42页/共56页5 小波滤波资料分析第43页/共56页6 去除外露钢筋 资料分析第44页/共56页7 剔除面波干扰AVAHHammer Accelerometers资料分析第45页/共56页n nn数据处理一般包括：数据处理一般包括：数据处理一般包括：平均多锤数据平均多锤数据 (减少随机噪音减少随机噪音)使用放大函数使用放大函数 (补偿由于阻尼和土阻力等造成的信补偿由于阻尼和土阻力等造成的信号能量损失号能量损失)使用高通滤波器使用高通滤波器(HI)(HI)或旋转或旋转(PV)(PV)来减少低频成分来减少低频成分
11、（由土阻力、信号漂移等造成）（由土阻力、信号漂移等造成）使用小波滤波器使用小波滤波器 (或低通滤波器或低通滤波器)来减少高频噪音来减少高频噪音(建议只用一种，即不要两个同时用建议只用一种，即不要两个同时用)结论资料分析第46页/共56页 分析时应注意：分析时应注意：所采集数据的质量和可靠性所采集数据的质量和可靠性 (一致性和合理性一致性和合理性)曲线的变化特征，特别注意突变的地方曲线的变化特征，特别注意突变的地方 比较不同桩曲线的相似之处和不同的地方比较不同桩曲线的相似之处和不同的地方 注意桩底的反射信号注意桩底的反射信号 (拉伸或压缩拉伸或压缩)桩的均质性桩的均质性 注意是否有严重缺陷的迹象
12、（注意区分是缺陷还是增大）注意是否有严重缺陷的迹象（注意区分是缺陷还是增大）与已知土层状况和成桩纪录比较与已知土层状况和成桩纪录比较 应清楚低应变桩基完整性测试法的局限性：只能用来发现严应清楚低应变桩基完整性测试法的局限性：只能用来发现严重的缺陷；定性的成分多于定量的成分、故很难进行对小缺重的缺陷；定性的成分多于定量的成分、故很难进行对小缺陷的详细分析。不要强行得出该方法能力范围以外结论。陷的详细分析。不要强行得出该方法能力范围以外结论。资料分析第47页/共56页五、声波透射法简介五、声波透射法简介发射系统桩体信号接收处理系统发射换能器接收换能器1 声波透射法原理框图声波透射第48页/共56页
13、2 仪器设备（1）关于换能器（a）圆柱状径向振动，沿径向无指向性；（b）外径小于声测管内径，有效工作面轴向长度不大于150mm；（c）工作频率3050kH；（d）水密性满足1MPa水压不渗水。声波透射第49页/共56页（2）关于接收仪器（a）具有实时显示和记录信号时域曲线，频率测 量和频谱分析能力（b）声时分辨力优于0.5s，幅值相对误差小于 5%，频响范围1200kH，动态范围不小于 100dB （c）声波发射脉冲电压幅值2001000V。声波透射第50页/共56页 3 现场测试（a）声测管埋设：D800mm，2根；8002000mm不少于3根，2000mm,不少于4根.（b）平测或斜测测点间距不大于250mm,异常区段加密测点,或扇形扫描;（c）测试过程中参数保持一致。声波透射第51页/共56页 4 资料分析 （a）声时校正:系统延迟、测管及耦合水层声时校正。（b）声速、幅值、主频与深度关系曲线。（c）声速临界值、声幅临界值及PSD、主频异常点判断。声波透射第52页/共56页基本数据整理声波透射第53页/共56页波速异常的判断声波透射第54页/共56页波幅异常的判断声波透射第55页/共56页感谢您的观看！第56页/共56页