低應(yīng)變動(dòng)測(cè)原理

1、 第三部分 低應(yīng)變法測(cè)樁技術(shù)一、應(yīng)力波反射法測(cè)樁的基本原理是什么？答：（1）用手錘或力錘，力棒敲擊樁頂（2）由此產(chǎn)生的應(yīng)力波沿樁身以速度C向下傳播，應(yīng)力波通過樁阻抗I（I=AC）變化界面時(shí)，如縮頸，夾異物砼離析或擴(kuò)頸，一部分應(yīng)力波產(chǎn)生反射向上傳播，另一部分應(yīng)力波產(chǎn)生透射向下傳播至樁端，在樁端處又產(chǎn)生反射（3）由安裝在樁頂?shù)募铀俣然蛩俣葌鞲衅?，接收反射波信?hào)，并由測(cè)樁器進(jìn)行信號(hào)放大等處理后，得到速度或加速度時(shí)程曲線（4）從曲線的形態(tài)特征可以判斷阻抗變化位置或校核校長，由平均波速大小可以估計(jì)砼的強(qiáng)度等級(jí)1二、用反射波的相位判斷樁身阻抗變化答：由波動(dòng)方程的波動(dòng)解：用腳碼I、R、T分別表示入射波，反射

2、波和透射波入射下行波滿足： FI=-VIZ1反射上行波滿足： FR=VRZ1透射下行波滿足： FT=-VTZ2由樁身阻抗變化界面處的連續(xù)條件得位移、速度方程和力的平衡方程:位移：u1=u2 uI+uR=uT速度：V1=V2 VI+VR=VT 力： F1=F2 FI+FR=FT2結(jié)合樁身阻抗變化界面處的連續(xù)條件得位移，速度和力的平衡方程：得：反射系數(shù)RF和RV 0(壓力波) 性質(zhì)相同的反射波 0 同相位的反射波 0 反相位的反射波透射系數(shù)IF和IV =0 自由端（Z=0） =2 固定端（Z=） =0 固定端（Z=） =2自由端（Z=）3當(dāng)入射波為壓力波時(shí)，沿樁身遇有縮頸，斷裂，砼離析和夾泥等阻抗

3、變小時(shí)（Z20 即入射波與反射波同相位 RF=L時(shí)（L缺陷深度），應(yīng)力波傳播不滿足波動(dòng)理論，而是質(zhì)一彈體學(xué)的剛性振動(dòng)，其頻率比應(yīng)力反射波低得多，因此淺層缺陷的反射波常為頻率低，振幅大，周期長的信號(hào)，或高，低頻信號(hào)混疊的波形，同時(shí)看不到樁底反射.14五、什么是測(cè)樁盲區(qū):答：樁頂受點(diǎn)振源錘擊擾動(dòng)后，最初形成的波動(dòng)區(qū)，最近樁頂部分形成半球面波，傳播不滿足平石假定，同時(shí)下行壓力波會(huì)掩蓋上行的波，使得反映樁身缺陷或擴(kuò)頸的上行波不易識(shí)別，樁頂呈現(xiàn)這種現(xiàn)象的區(qū)段稱為盲區(qū)（一般樁頂下11.5D）15六、檢測(cè)不到樁身缺陷的原因及解決？答：除檢測(cè)樁盲區(qū)外，還有：（1）激振力頻率f低：不產(chǎn)生波動(dòng)現(xiàn)象將測(cè)不到淺部缺陷

4、的反射波。 解決：用小錘，減少錘擊時(shí)間，增大脈沖力中的高頻率成分。（2）樁身和樁測(cè)土阻尼大使應(yīng)力波衰減，不易看到缺陷。解決： 加大錘擊能量，加錘墊增大錘擊時(shí)間，降低脈沖力中的高頻率成分。16七、用壓力波反射法檢測(cè)大直徑樁應(yīng)注意哪些問題？答：樁動(dòng)測(cè)技術(shù)是建立在一維應(yīng)力波理論基礎(chǔ)上，并做了平截面假定，而大直徑樁樁頂附近各截面每一質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度并不一致，三維效應(yīng)嚴(yán)重，瑞利波，剪切波，壓縮波中前兩者從周邊反射將使測(cè)試信號(hào)產(chǎn)生高頻成分。這種高頻干擾波會(huì)掩蓋樁身反射波，尤其是較弱的樁底反射。據(jù)理論計(jì)算，當(dāng)錘擊點(diǎn)在樁中心處時(shí)在2/3 R處這種干擾力最小，是傳感器的理想安裝處。當(dāng)敲擊力脈沖過窄，也易產(chǎn)生高頻干擾

5、信號(hào)，所以應(yīng)用尼犬頭或加大錘墊厚度增大錘擊力脈沖寬度17八、如何把握激振技術(shù)？（1）樁頂處理：鑿去浮漿層是新鮮砼，無積水，平整干凈樁頂，安裝激振器或敲擊點(diǎn)的樁中心部位和安裝量測(cè)響應(yīng)傳感器位置要磨削平整光滑，避免錘擊時(shí)產(chǎn)生寄生共振。（2）敲擊力要集中，鉛直，使振動(dòng)模式單一。采用力棒或自由落錘，激振能量和信號(hào)重復(fù)性都比用錘敲擊效果好（榔頭）（3）激振能量要適當(dāng)，激振能量以能看到樁底反射的前提下盡可能小，使樁周參加振動(dòng)的土體盡量少，以減少對(duì)波形的干擾。 樁長 土好 用大錘。 樁短 土差 用小錘。（土好，吸收能力強(qiáng)）18（4）敲擊脈沖力寬度要適中：改變錘頭的材料，錘墊，不同樁長用不同的脈沖寬度：樁長

6、脈沖寬度L10m =0.71.0ms10L20m =1.02.0ms20L30m =3.04.0ms如要做頻譜分析，脈沖寬度則掌握在使頻譜圖上出現(xiàn)23階諧振頻率，這樣才能得兩個(gè)頻差。19（5）激振點(diǎn)位置： （測(cè)樁的目的是激勵(lì)樁縱向振動(dòng)振型），相對(duì)于樁頂橫截面尺寸而言，激振點(diǎn)處為集中力作用，在樁頂部位可能出現(xiàn)與樁的橫向振型相應(yīng)的高頻干擾。當(dāng)錘擊脈沖變窄或樁直徑增加時(shí)，這種由三維尺寸效應(yīng)引起的干擾加劇，傳感器與激振點(diǎn)距離和位置不同，所受干擾的程度各異。理論分析表明: 當(dāng)錘擊點(diǎn)在樁中心處時(shí)在2/3 R處這種干擾力最小，另外注意加大安裝與激振點(diǎn)距離將增大錘擊點(diǎn)與安裝點(diǎn)響應(yīng)信號(hào)時(shí)間差，造成波速或缺陷定位

7、誤差。（6）激振點(diǎn)與傳感器安裝點(diǎn)位置應(yīng)遠(yuǎn)離鋼筋籠的主筋，其目的是減少外露主筋對(duì)測(cè)試產(chǎn)生干擾信號(hào)，若主筋過長影響正常測(cè)試時(shí)應(yīng)將其割短。20（7）檢測(cè)點(diǎn)數(shù)應(yīng)隨著樁徑的增大而增加樁徑增大，樁截面各部位的運(yùn)動(dòng)的不均勻性也會(huì)增加，樁淺部的阻抗變化往往表現(xiàn)出明顯的方向性，故應(yīng)增加檢測(cè)點(diǎn)數(shù)，使檢測(cè)結(jié)果能全面反映樁身結(jié)構(gòu)完整性情況。每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)有效信號(hào)數(shù)不宜少于3個(gè)。（8）傳感器用耦合劑粘結(jié)時(shí)，粘結(jié)層應(yīng)盡可能薄，但傳感器底安裝面應(yīng)與樁頂面緊密接觸，傳感器安裝應(yīng)沿著樁的軸線方向21九、如何判定應(yīng)力波反射波形的優(yōu)劣？答：（1）多次錘擊的波形重復(fù)性好。（2）波形真實(shí)反映樁的實(shí)際情況，完好樁樁底反射明確（3）波形光滑，

8、不應(yīng)含毛刺或振蕩波形（4）波形最終回歸基線。十、土層厚度對(duì)速度響應(yīng)波形影響答：土層由淤泥進(jìn)入砂層，二層交界處有反相位反射波，樁底同相位反射波。土層由好變差交界處產(chǎn)生同相位反射波。22十一、樁長參數(shù)及波速參數(shù)的設(shè)定答：從時(shí)域波中找到樁底反射位置，僅僅是確定了樁底反射的時(shí)間，根據(jù)T=2L/C，只有已知樁長L才能計(jì)算波速C，或已知波速C，計(jì)算樁長L。樁長參數(shù)應(yīng)以實(shí)際記錄的施工樁長為依據(jù)，按測(cè)點(diǎn)到樁底的距離設(shè)定。而測(cè)試前波速可根據(jù)本地區(qū)同類型樁的測(cè)試值結(jié)合樁身砼的骨料和強(qiáng)度初步設(shè)定，實(shí)際分析中應(yīng)按由樁長計(jì)算的波速重新設(shè)定。當(dāng)樁長已知，樁底反射信號(hào)明確時(shí)，在地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)樁型或成樁工藝相同的基樁中，選取不少于5根I類樁的樁身波速值，按下式計(jì)算：23十二、采樣頻率的設(shè)定：答：采樣頻率是對(duì)信號(hào)離散采樣時(shí)，每秒的采樣點(diǎn)數(shù)。采樣時(shí)間T，又稱為采樣長度，是一次采樣N個(gè)點(diǎn)數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間。對(duì)于時(shí)域信號(hào)，采樣頻率越高，則采集的數(shù)字信號(hào)越接近模擬信號(hào)，越有利于缺陷位置的準(zhǔn)確判