第7章　基桩动荷载试验 岩土工程原位测试技术 知识 .ppt

岩土工程原位测试技术;第7章　内　 容;7.1　概 述;二．桩的动测法分类 　　现有的各种动力测试方法依据其激发能量对于桩身的影响而划分为高应变和低应变两大类，其中得到广泛应用的属于高应变的代表性方法有CAPWAPC法（实测曲线拟合法）和CASE法；属于低应变的代表性方法有反射波法、机械阻抗法、声波透射法和动力参数法等，其中声波透射法并不需要对桩身进行激振，但习惯上仍将其归于低应变动力测试法。 　　本章仅讲述低应变动力测试法中的反射波法和高应变动力测试法中的CASE法。 ;7.2　反射波法;　　采集信号的传感器一般用黄油或凡士林粘贴在桩顶距桩中心2/3半径处（注意避开钢筋笼的影响）的平整处，注意粘贴处要平整，否则要用砂轮磨平。粘贴剂不可太厚，但要保证传感器粘贴牢靠且不要直接与桩顶接触。需要时可变换传感器的位置或同时安装两只传感器。 　　信号采集分析仪用于测试过程的控制、反射信号的过滤、放大、分析和输出。测试过程中应注意连线应牢固可靠，线路全部连接好后才能开机。;二．基本测试原理与波形分析 　　1．广义波阻抗及波阻抗界面 　　设桩身某段为一分析单元，其桩身介质密度、弹模、弹性波波速、截面面积分别用?、E、C、A表示，则令 Z=?CA=EA/C 　 （7-1） 　　称Z为广义波阻抗。波阻抗的物理含义为： F=ZV 　　式中，F为波阵面所受的力，V为波阵面的质点振动速度。 　　当桩身的几何尺寸或材料的物理性质发生变化时，则相应的?、E、C、A发生变化，其变化发生处称为波阻抗界面。界面上下的波阻抗比值为 （7-2） 　　称n为波阻抗比。;　　2．应力波在阻抗界面处的反射与透射 　　设一维平面应力波沿桩身传播，当到达某一与传播方向垂直的波阻抗界面（图7-2）时。根据应力波理论，由连续性条件和牛顿第三定律有 VI+VR=VT 　　 （7-3） A1（σI+σR）=A2σT 　　（7-4）;　　代入式（7-4），得 ?1C1A1（VI－VR）=?2C2A2VT （7-5） 　　联立式（7-3）和（7-5），求得 VR=－FVI （7-6a） VT=nTVI 7-6b） 　　式中;???　3．桩身不同状况下应力波速度量的反射、透射与入射的关系 　　（1）桩身完好，桩底支承条件一般 　　此时，仅在桩底存在界面，速度波沿桩身的传播情况如图7-3所示。;　　因为?1C1A1?2C2A2，所以n= Z1/Z21，代入式（7-7）得 F0，（T恒0） 　　由式（7-6）可知，在桩底处，速度量的反射波与入射波同号，体现在V（t）时程曲线上，则为波峰位于中线的同一侧（同向）。典型的完好桩的实测波形如图7-4。 　　由图7-3、图7-4分析可得激振信号从触发到返回桩顶所需的时间t1、纵波波速C、桩长L三者之间的关系为 （7-8）;　　（2）桩身截面积变化 　　1）Ll处桩截面减小。如图7-5，可知在Ll处有 n= Z1/Z2= A1/A21 　　可得F0。于是有：VR与VI同号，而VT恒与VI同号。典型的波形如图7-6所示。假定C为已知，则桩长和桩截面减小的位置可以确定如下：;　　2）Ll处截面增大。如图7-7，可知在Ll处 n= Z1/Z2= A1/A21 　　于是有：F0。可得结论：截面积增大处，VR与VI反号，而VT恒与VI同号。典型的波形如图7-8所示。桩长和桩截面变化的位置可以确定如下：;　　（3）桩身断裂 　　1）桩身在L1处完全断开。如图7-9，Z2相当于空气的波阻抗，有Z2→0，于是得 n= Z1/Z2= A1/A2→∞ 　　由式（7-7）得 F=－1，T=0 　　代入式（7-6a）和（7-6b），可得 VR=VI ，VT=0 　　即应力波在断开处发生全反射，由于透射波为零，故应力波仅在上部多次反射而到不了桩底。 　　典型的实测曲线如图7-10所示。断裂的位置可按下式确定：;;　　2）桩身在L1处局部断裂（裂纹）。如图7-11，典型V（t）曲线如图7-12。Ll处反射信号与L处（桩底）反射信号的强弱，随着裂纹的严重程度而不同。;　　（4）桩身局部缩径、夹泥、离析 　　三种情况及相应的应力波传递过程示意于图7-13中，图7-14是实测波形。对此三种情况可分析如下：;　　2）夹泥和离析：;　　所以上述三种情况的VR与VI及VT与VI的关系相似，实测中的波形特征也极为类似。桩