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1、会计学1水运工程试验检测复合地基水运工程试验检测复合地基(dj)中桩身中桩身质量检测质量检测第一页，共56页。2、桩基动测技术(jsh)分类桩基动测技术桩基动测技术(jsh)(jsh)分为高应变法、低应变法和声波分为高应变法、低应变法和声波透射法透射法概述(i sh)第2页/共56页第二页，共56页。3 3、低应变动、低应变动(bindng)(bindng)测法优点测法优点（1 1）仪器设备轻便、检测）仪器设备轻便、检测(jin c)(jin c)速度快和费用较低速度快和费用较低（2 2）具有静载试验所不具备的功能）具有静载试验所不具备的功能（3 3）可对工程桩进行普查）可对工程桩进行普查概述
2、(i sh)第3页/共56页第三页，共56页。4 具备具备(jbi)的条件的条件人人:振动与波动理论、电子与计算机技术、信号振动与波动理论、电子与计算机技术、信号分析、岩土力学、桩工技术分析、岩土力学、桩工技术机机:基桩动测仪器鉴定规程基桩动测仪器鉴定规程JJG930-1996:JJG930-1996:灵敏度、灵敏度、线性度、频响。线性度、频响。料料(对象对象):):桩土刚度比桩土刚度比,几何尺寸几何尺寸法法:反射波、机械阻抗反射波、机械阻抗(z(z kng)kng)法、超声波法、超声波环环:振动与杂散电流振动与杂散电流概述(i sh)第4页/共56页第四页，共56页。桩动测法优点桩动测法优点
3、(yudin)(yudin)（静载法缺点）（静载法缺点）锚桩反力装置(zhungzh)概述(i sh)第5页/共56页第五页，共56页。桩动测法优点桩动测法优点(yudin)(yudin)（静载法缺点）（静载法缺点）堆载装置(zhungzh)概述(i sh)第6页/共56页第六页，共56页。二、反射二、反射(fnsh)波法检测基本波法检测基本原理原理(一一)反射波法基本原理反射波法基本原理1.1.相关概念相关概念2.2.一维波动方程及达朗贝尔解一维波动方程及达朗贝尔解3.3.弹性波在杆性质突变处的反射和透射弹性波在杆性质突变处的反射和透射(tu sh)(tu sh)4.4.波在桩中传播过程描述
4、波在桩中传播过程描述基本原理第7页/共56页第七页，共56页。1.相关(xinggun)概念(1)质点振动速度与波速(振动与波动)(2)上行波与下行(xixng)波(3)拉力波与压缩波FdL=c dtdL=c dt 基本原理第8页/共56页第八页，共56页。2.2.一维波动一维波动(bdng)(bdng)方程及达朗贝尔解方程及达朗贝尔解 一维杆假定一维杆假定(1)(1)材料为均质各向同性的理想弹性体；材料为均质各向同性的理想弹性体；(2)(2)杆截面尺寸远小于波长杆截面尺寸远小于波长(bchng)(bchng)、在变形过程中始终保持平面；、在变形过程中始终保持平面；(3)(3)在横截面上除均匀
5、分布有轴向应力外，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。所有其它应力分量均为零。基本原理第9页/共56页第九页，共56页。基本原理第10页/共56页第十页，共56页。由达朗贝尔原理由达朗贝尔原理(yunl)(yunl)，微元体，微元体 的动力平衡的动力平衡方程为：方程为：整理整理(zhngl)(zhngl)得：得：由虎克定律由虎克定律(dngl)(dngl)可得：可得：代入上式，可得：代入上式，可得：基本原理第11页/共56页第十一页，共56页。u(x,t)=f(x-ct)+g(x+ct)=u+u f、g分别表示(biosh)向下传播和向上传播的扰 动，其传播速度均为c。x
6、1-ct1=x2-ct2 x2-x1=c(t2-t1)达朗贝尔解：达朗贝尔解：相似相似相似相似(xin(xin s)s)推推推推导可得导可得导可得导可得:基本原理第12页/共56页第十二页，共56页。杆截面上应力应变杆截面上应力应变杆截面上应力应变杆截面上应力应变(yngbin)(yngbin)关系关系关系关系:同样(tngyng)对上行波有：对下行(xixng)波有：基本原理第13页/共56页第十三页，共56页。3.弹性(tnxng)波在杆性质突变处的反射和透射基本原理第14页/共56页第十四页，共56页。界面处反射波、透射波及入射波需满足如下界面处反射波、透射波及入射波需满足如下(rxi)
7、(rxi)位移及速度的连续条件位移及速度的连续条件:rr对于(duy)应力波有t=ri r=-ri基本原理第15页/共56页第十五页，共56页。弹性波在杆性质突变处的反射和透射规律(gul)(1)透射波总是与入射波同号;(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页第十六页，共56页。4.波在桩中传播(chunb)过程描述（1 1）完整完整(wnzhng)(wnzhng)桩桩中波的传播中波的传播基本原理第17页/共56页第十七页，共56页。（2 2）缩径桩中波）缩径桩中波(zhngb)(zhngb)的传
8、播的传播（2 2）（3 3）（3 3）扩径桩中波）扩径桩中波(zhngb)(zhngb)的传播的传播基本原理第18页/共56页第十八页，共56页。缩颈桩反射(fnsh)波时程曲线基本原理第19页/共56页第十九页，共56页。(二二)一维波动方程一维波动方程(fngchng)的振动解及的振动解及机械阻抗法机械阻抗法 对于(duy)式:考虑(kol)边界条件:可得振动频率方程:基本原理第20页/共56页第二十页，共56页。基本原理第21页/共56页第二十一页，共56页。基本原理第22页/共56页第二十二页，共56页。基本原理第23页/共56页第二十三页，共56页。动测信号动测信号动测信号动测信号(
9、xnho)(xnho)的频的频的频的频率域解率域解率域解率域解 （a a）f=f2-f1 =c/2L c=2L f=f2-f1 =c/2L c=2L f f（b b）机械阻抗法判断桩底嵌岩情况）机械阻抗法判断桩底嵌岩情况(kd(kd大小与大小与 f/f1f/f1的的关系关系)（c c）测试信号归一化与速度）测试信号归一化与速度(sd)(sd)导纳；导纳；（d d）现场测试方法）现场测试方法稳态与瞬态稳态与瞬态基本原理第24页/共56页第二十四页，共56页。三、适用范围及存在三、适用范围及存在(cnzi)问题问题（一）适用范围 1.检测(jin c)混凝土桩的完整性 不适用于薄壁钢管桩、异型桩、
10、柔性桩 基本原理第25页/共56页第二十五页，共56页。n n2.2.判定缺陷程度判定缺陷程度n n n n 对桩身缺陷只作定性判定。对于时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。强烈程度来定性判定缺陷大小。n n n n 对于桩身缺陷类型对于桩身缺陷类型(lixng)(lixng)，曲线，曲线信号只反映出桩身阻抗减，其具体类信号只反映出桩身阻抗减，其具体类型型(lixng)(lixng)需综合考虑地层及施工情况需综合考虑地层及施工情况或借助其他手段判断。或借助其他手段判断。基本原理第26页/共56页第二十六页，
11、共56页。3.判定缺陷(quxin)位置 有效检测桩长问题有效检测桩长问题 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桩身阻尼及桩身阻抗变化等因素(yn s)(yn s)影响，可能无法影响，可能无法看到桩底反射信号。看到桩底反射信号。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页第二十七页，共56页。（二）实际情况（二）实际情况(qngkung)(qngkung)与理论与理论解的差异解的差异n nn桩本身就不是完美的桩本身就不是完美的桩本身就不是完美的n
12、nn 不平的桩头接触面不平的桩头接触面不平的桩头接触面n nn 弹模沿桩身是变化的弹模沿桩身是变化的弹模沿桩身是变化的n nn 非均质材料非均质材料非均质材料(如颗粒尺寸变化如颗粒尺寸变化如颗粒尺寸变化)n nn 截面随桩身的变化截面随桩身的变化截面随桩身的变化n nn 桩材料阻尼桩材料阻尼桩材料阻尼(z(z(z n)n)n)的存在的存在的存在n nn 土阻力的存在土阻力的存在土阻力的存在基本原理第28页/共56页第二十八页，共56页。n nn锤击问题锤击问题n nn 点接触而不是面接触，即不满足一维点接触而不是面接触，即不满足一维波动理论的条件波动理论的条件n nn 伸出来的钢筋会增加噪音伸
13、出来的钢筋会增加噪音n nn 瑞利波瑞利波(表面波表面波)n nn 输入应力波的波长使小缺陷的确定输入应力波的波长使小缺陷的确定(qudng)(qudng)困难困难基本原理第29页/共56页第二十九页，共56页。（三）测试中易出现（三）测试中易出现(chxin)的问的问题题1.1.桩顶浮浆未凿掉桩顶浮浆未凿掉2.2.传感器安装方法不正确传感器安装方法不正确3.3.传感器安装位置及激振点位置的选择不符合要传感器安装位置及激振点位置的选择不符合要求求4.4.激振能量的选择不合适激振能量的选择不合适5.5.波形的一致性不好波形的一致性不好6.6.测试测试(csh)(csh)参数的设定不正确，如记录的
14、时间参数的设定不正确，如记录的时间段长度、桩长及桩身截面积、采样率等段长度、桩长及桩身截面积、采样率等基本原理第30页/共56页第三十页，共56页。四、典型曲线及分析四、典型曲线及分析(fnx)处理处理（一）几种（一）几种(j zhn)典型曲线典型曲线资料(zlio)分析第31页/共56页第三十一页，共56页。典型典型(dinxng)桩动测曲线桩动测曲线-空气空气中的完整桩中的完整桩资料(zlio)分析第32页/共56页第三十二页，共56页。局部局部(jb)缺陷缺陷:小小 中中 大大 局部局部(jb)增大增大:小小 中中 大大反射波法时域曲线反射波法时域曲线反射波法时域曲线反射波法时域曲线(q
15、xin)(qxin)基本基本基本基本解解解解第33页/共56页第三十三页，共56页。典型典型(dinxng)桩动桩动测曲线测曲线-端承桩端承桩资料(zlio)分析第34页/共56页第三十四页，共56页。n n典型典型(dinxng)桩动测桩动测曲线曲线-缩径桩缩径桩资料(zlio)分析第35页/共56页第三十五页，共56页。n n典型典型典型典型(di(di nxng)nxng)桩动测曲线桩动测曲线桩动测曲线桩动测曲线-扩径桩扩径桩扩径桩扩径桩资料(zlio)分析第36页/共56页第三十六页，共56页。n n典型典型(dinxng)桩动测桩动测曲线曲线-浅部断桩浅部断桩资料(zlio)分析第3
16、7页/共56页第三十七页，共56页。n n异常异常(ychng)曲线曲线资料(zlio)分析第38页/共56页第三十八页，共56页。（二）曲线分析（二）曲线分析(fnx)时几个需要注意时几个需要注意的问题的问题n n1 1 指数指数(zh(zh sh)sh)放大的放大的应用应用资料(zlio)分析第39页/共56页第三十九页，共56页。2 高通滤波形状形状(xngzhun)改变改变资料(zlio)分析第40页/共56页第四十页，共56页。3 3 延迟延迟延迟延迟(ynch)(ynch)放大不可过大放大不可过大放大不可过大放大不可过大?资料(zlio)分析第41页/共56页第四十一页，共56页。
17、4 4 低通滤波低通滤波低通滤波低通滤波资料(zlio)分析第42页/共56页第四十二页，共56页。5 5 小波滤波小波滤波小波滤波小波滤波(l(l b)b)资料(zlio)分析第43页/共56页第四十三页，共56页。6 6 去除去除去除去除(q ch)(q ch)外露钢筋外露钢筋外露钢筋外露钢筋 资料(zlio)分析第44页/共56页第四十四页，共56页。7 剔除剔除(tch)面波干面波干扰扰AVAHHammerAccelerometers资料(zlio)分析第45页/共56页第四十五页，共56页。n nn数据处理一般数据处理一般数据处理一般数据处理一般数据处理一般数据处理一般(ybn)(y
18、bn)(ybn)包括：包括：包括：包括：包括：包括：平均平均平均(pngjn)(pngjn)(pngjn)多锤数据多锤数据多锤数据(减少随机噪音减少随机噪音减少随机噪音)使用放大函数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号能量损失补偿由于阻尼和土阻力等造成的信号能量损失补偿由于阻尼和土阻力等造成的信号能量损失)使用高通滤波器使用高通滤波器使用高通滤波器(HI)(HI)(HI)或旋转或旋转或旋转(PV)(PV)(PV)来减少低频成分（由土阻力、来减少低频成分（由土阻力、来减少低频成分（由土阻力、信号漂移等造成）信号漂移等造成）信号漂移等造成）使用小波滤波器使用小波滤波器使用小波
19、滤波器(或低通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来减少高频噪音(建议建议建议只用一种，即不要两个同时用只用一种，即不要两个同时用只用一种，即不要两个同时用)结论结论(jiln)资料分析第46页/共56页第四十六页，共56页。n nn分析时应注意：分析时应注意：分析时应注意：分析时应注意：分析时应注意：分析时应注意：n nn 所采集数据的质量和可靠性所采集数据的质量和可靠性所采集数据的质量和可靠性所采集数据的质量和可靠性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一致性和合理性一致性和合理性一致性和合理性一致性和合理性)n nn 曲线的
20、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n nn 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n nn 注意桩底的反射信号注意桩底的反射信号注意桩底的反射信号注意桩底的反射信号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拉伸或压缩拉伸或压缩拉伸或压缩拉伸或
21、压缩)n nn 桩的均质性桩的均质性桩的均质性桩的均质性桩的均质性桩的均质性n nn 注意是否有严重缺陷的迹象（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）注意是否有严重缺陷的迹象（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）注意是否有严重缺陷的迹象（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）n nn 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n nn应清楚低应变桩基完整性测试法
22、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
23、详细分析。不要陷的详细分析。不要陷的详细分析。不要陷的详细分析。不要陷的详细分析。不要陷的详细分析。不要(byo)(byo)(byo)强行得出该方法能力范围以外强行得出该方法能力范围以外强行得出该方法能力范围以外强行得出该方法能力范围以外强行得出该方法能力范围以外强行得出该方法能力范围以外结论。结论。结论。结论。结论。结论。资料(zlio)分析第47页/共56页第四十七页，共56页。五、声波五、声波(shn b)(shn b)透透射法简介射法简介发射系统桩体信号(xnho)接收处理系统发射(fsh)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页第四十八页，共56页。2 仪器设
24、备仪器设备（1 1）关于换能器关于换能器（a a）圆柱状径向振动）圆柱状径向振动(zhndng)(zhndng)，沿径向无指向性；，沿径向无指向性；（b b）外径小于声测管内径，有效工作面轴向长度不大）外径小于声测管内径，有效工作面轴向长度不大于于150mm150mm；（c c）工作频率）工作频率3050kH3050kH；（d d）水密性满足）水密性满足1MPa1MPa水压不渗水。水压不渗水。声波(shn b)透射第49页/共56页第四十九页，共56页。（2 2）关于接收仪器关于接收仪器（a a）具有实时显示和记录信号）具有实时显示和记录信号(xnho)(xnho)时域时域曲线，频率测曲线，频
25、率测 量和频谱分析能力量和频谱分析能力（b b）声时分辨力优于）声时分辨力优于0.5s0.5s，幅值相对误差小，幅值相对误差小于于 5%5%，频响范围，频响范围1 1200kH200kH，动态范围不小，动态范围不小于于 100dB 100dB （c c）声波发射脉冲电压幅值）声波发射脉冲电压幅值2001000V2001000V。声波(shn b)透射第50页/共56页第五十页，共56页。3 现场测试（a）声测管埋设(mi sh)：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
26、数保持一致。声波(shn b)透射第51页/共56页第五十一页，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(ychng)点判断。声波(shn b)透射第52页/共56页第五十二页，共56页。基本(jbn)数据整理声波(shn b)透射第53页/共56页第五十三页，共56页。波速波速波速波速(b s)(b s)异常的判断异常的判断异常的判断异常的判断声波(shn b)透射第54页/共56页第五十四页，共56页。波幅异常波幅异常波幅异常波幅异常(ychng)(ychng)的判断的判断的判断的判断声波(shn b)透射第55页/共56页第五十五页，共56页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第56页/共56页第五十六页，共56页。