-反射波法檢測(cè)工程樁樁身完整性剖析資料

1、 反射波法檢測(cè)反射波法檢測(cè) 工程樁樁身完整性工程樁樁身完整性 吳吳 慶慶 曾曾 原中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局技術(shù)方法研究所原中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局技術(shù)方法研究所 2013.01.222013.01.22 概述概述 反射波法檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波法檢測(cè)樁身缺陷的基本原理 樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波規(guī)律樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波規(guī)律 反射波法的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要點(diǎn)反射波法的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要點(diǎn) 反射波信號(hào)的處理反射波信號(hào)的處理 數(shù)據(jù)采集后的處理和推斷解釋方法數(shù)據(jù)采集后的處理和推斷解釋方法 反射波的頻域解釋反射波的頻域解釋 反射波存在的不足之處反射波存在的不足之處講授和討論下列問(wèn)題講授和討論下列問(wèn)題 1. 1 樁式基

2、礎(chǔ)的優(yōu)越性樁式基礎(chǔ)的優(yōu)越性 有很好的抗震性能（一般動(dòng)荷載比靜荷載要大有很好的抗震性能（一般動(dòng)荷載比靜荷載要大6 67 7倍）；倍）； 樁的承載力高樁的承載力高( (可加大樁徑，擴(kuò)大樁底面增加承載力可加大樁徑，擴(kuò)大樁底面增加承載力) )； 沉降量較小沉降量較小 復(fù)雜地層如沙土地層、軟弱地層、黃土地層等可用樁穿復(fù)雜地層如沙土地層、軟弱地層、黃土地層等可用樁穿 過(guò)這些地層使荷載作用到承載力高的地層上。過(guò)這些地層使荷載作用到承載力高的地層上。一一 概述概述 1.2 1.2 基樁的分類基樁的分類 桉成樁方式可分為：桉成樁方式可分為： 1. 打入式樁；可有鋼筋混凝土預(yù)制樁、預(yù)應(yīng)力管樁、鋼樁、木樁；打入式樁

3、；可有鋼筋混凝土預(yù)制樁、預(yù)應(yīng)力管樁、鋼樁、木樁；2. 原地灌筑樁原地灌筑樁可分為可分為夯擴(kuò)灌注樁沉管灌注樁擠土灌注樁鉆孔擴(kuò)底灌注樁人工挖孔灌注樁螺旋鉆孔灌注樁干作業(yè)法潛水鉆成孔灌注樁鉆孔擴(kuò)底成孔灌注樁鉆斗鉆成孔法灌注樁回轉(zhuǎn)鉆成孔灌注樁泥漿護(hù)壁鉆孔法非擠土灌注樁灌注樁1 1 概述概述此外還有擴(kuò)徑缺陷、擴(kuò)底樁此外還有擴(kuò)徑缺陷、擴(kuò)底樁 1.3 1.3 原地灌注樁樁身可能存在的缺陷原地灌注樁樁身可能存在的缺陷1.1.概述概述 施工中由于工藝因素、地層的地質(zhì)因素、施工的人為施工中由于工藝因素、地層的地質(zhì)因素、施工的人為 因素，樁身出現(xiàn)的下列缺陷反射波法可以檢測(cè)因素，樁身出現(xiàn)的下列缺陷反射波法可以檢測(cè) ：

4、 1. 1. 空洞（原地灌注樁）空洞（原地灌注樁） 2. 2. 夾泥（原地灌注樁）夾泥（原地灌注樁） 3. 3. 微裂（預(yù)制打入式樁、原地灌注樁）微裂（預(yù)制打入式樁、原地灌注樁） 4. 4. 斷、裂（預(yù)制打入式樁、原地灌注樁）斷、裂（預(yù)制打入式樁、原地灌注樁） 5. 5. 二次澆灌面（原地灌注樁）二次澆灌面（原地灌注樁） 6. 6. 縮徑（原地灌注樁）縮徑（原地灌注樁） 7. 7. 擴(kuò)徑（原地灌注樁）擴(kuò)徑（原地灌注樁） 8. 8. 擴(kuò)底擴(kuò)底1.4 1.4 反射波法可能檢測(cè)到的樁身缺陷類型反射波法可能檢測(cè)到的樁身缺陷類型1.1.概述概述 聲波透射法、聲波透射法、低應(yīng)變反射波法低應(yīng)變反射波法、 鉆

5、芯法、鉆芯法、 高應(yīng)變法高應(yīng)變法 1. 1.建筑工程基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范建筑工程基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范（JGJ/T 106-2003JGJ/T 106-2003） 2.2.公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程（JTG/T F81-01-2004JTG/T F81-01-2004） 3.3.基樁低應(yīng)變動(dòng)力測(cè)樁規(guī)程基樁低應(yīng)變動(dòng)力測(cè)樁規(guī)程 （JGJ/T 9395JGJ/T 9395） 4.4.超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程（CECS 21CECS 21：20002000）1.6 1.6 工程基樁完整性檢測(cè)的有關(guān)規(guī)程工程基樁完整性檢測(cè)的有關(guān)規(guī)程 1.5 1.5 工程樁完整性

6、檢測(cè)方法工程樁完整性檢測(cè)方法 1.1.概述概述 1. 1.荷蘭在二十世紀(jì)六十年代中期開(kāi)發(fā)了反射波法檢測(cè)基樁的完整性荷蘭在二十世紀(jì)六十年代中期開(kāi)發(fā)了反射波法檢測(cè)基樁的完整性 2.2.我國(guó)在上世紀(jì)八十年代中后期國(guó)家基本建設(shè)大規(guī)模發(fā)展的背景下我國(guó)在上世紀(jì)八十年代中后期國(guó)家基本建設(shè)大規(guī)模發(fā)展的背景下 開(kāi)發(fā)研究并推廣了反射波法基樁完整檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)研究并推廣了反射波法基樁完整檢測(cè)技術(shù) 3.3.19951995年地質(zhì)礦產(chǎn)部和建設(shè)部聯(lián)合頒發(fā)了年地質(zhì)礦產(chǎn)部和建設(shè)部聯(lián)合頒發(fā)了基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程 （JGJ/T 93JGJ/T 939595） 4.4. 2003 2003年建設(shè)部頒發(fā)年建設(shè)部

7、頒發(fā) 建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范（JGJ 106JGJ 10620032003） 5.5. 20042004年交通部頒發(fā)年交通部頒發(fā)公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程（JTG/T F81-JTG/T F81- 01-2004 01-2004） 1.7 1.7 反射波檢測(cè)基樁完整性的發(fā)展概況反射波檢測(cè)基樁完整性的發(fā)展概況1.1.概述概述2.2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理2.2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理錘頭擊振樁頭會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？錘頭擊振樁頭會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？2.2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)

8、樁身缺陷的基本原理 2.12.1 錘擊激振在樁身內(nèi)引起振動(dòng)與波動(dòng)規(guī)律錘擊激振在樁身內(nèi)引起振動(dòng)與波動(dòng)規(guī)律 當(dāng)錘擊激勵(lì)樁頭，會(huì)引起什么物理當(dāng)錘擊激勵(lì)樁頭，會(huì)引起什么物理現(xiàn)象發(fā)生？現(xiàn)象發(fā)生？ 有兩方面問(wèn)題需考慮：一樁身內(nèi)會(huì)有兩方面問(wèn)題需考慮：一樁身內(nèi)會(huì)產(chǎn)生什么振動(dòng)和波動(dòng)；二地層中會(huì)引起產(chǎn)生什么振動(dòng)和波動(dòng)；二地層中會(huì)引起波動(dòng)嗎？波動(dòng)嗎？ 為搞清上述問(wèn)題，我得到一為搞清上述問(wèn)題，我得到一個(gè)部級(jí)資助研究項(xiàng)目：研究個(gè)部級(jí)資助研究項(xiàng)目：研究“樁樁土體系內(nèi)聲波傳播規(guī)律土體系內(nèi)聲波傳播規(guī)律”。給出。給出了答案，將在后面論述。了答案，將在后面論述。2. 2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理

9、 首先建立波振面概念。首先建立波振面概念。 波振面說(shuō)的是介質(zhì)受到外力擾動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)彈性振動(dòng)的傳遞波振面說(shuō)的是介質(zhì)受到外力擾動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)彈性振動(dòng)的傳遞波動(dòng)過(guò)程，在最前面的波動(dòng)面的形狀稱波動(dòng)過(guò)程，在最前面的波動(dòng)面的形狀稱“波振面波振面”。它和振源的。它和振源的類型有關(guān)。類型有關(guān)。 波振面有三種形式，如下：波振面有三種形式，如下：2.1 2.1 錘擊激振在樁身內(nèi)引起振動(dòng)與波動(dòng)規(guī)律錘擊激振在樁身內(nèi)引起振動(dòng)與波動(dòng)規(guī)律2. 2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理 高應(yīng)變擊振使用的是大噸位的重高應(yīng)變擊振使用的是大噸位的重錘，錘頭是平面的，擊振樁頭后，在樁錘，錘頭是平面的，擊振樁頭后，在樁

10、身內(nèi)激勵(lì)的是平面波，如右圖身內(nèi)激勵(lì)的是平面波，如右圖。2.1 2.1 錘擊激振在樁身內(nèi)引起振動(dòng)與波動(dòng)規(guī)律錘擊激振在樁身內(nèi)引起振動(dòng)與波動(dòng)規(guī)律 錘擊擊振樁頭產(chǎn)生的是半球面波錘擊擊振樁頭產(chǎn)生的是半球面波 2. 2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理 低應(yīng)變使用的是小錘，垂頭是球低應(yīng)變使用的是小錘，垂頭是球面的，它屬于點(diǎn)振源，激勵(lì)樁頭后，在面的，它屬于點(diǎn)振源，激勵(lì)樁頭后，在樁身內(nèi)激勵(lì)產(chǎn)生的是半球面波樁身內(nèi)激勵(lì)產(chǎn)生的是半球面波。 遠(yuǎn)離振源后，可近似的視為遠(yuǎn)離振源后，可近似的視為平面波，實(shí)踐證實(shí)，這種簡(jiǎn)化問(wèn)平面波，實(shí)踐證實(shí)，這種簡(jiǎn)化問(wèn)題的處理方法是正確的題的處理方法是正確的。2.1

11、 2.1 錘擊激振在樁身內(nèi)引起振動(dòng)與波動(dòng)規(guī)律錘擊激振在樁身內(nèi)引起振動(dòng)與波動(dòng)規(guī)律2.2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理 2.22.2 點(diǎn)源激振在樁身內(nèi)的振動(dòng)與波動(dòng)規(guī)律點(diǎn)源激振在樁身內(nèi)的振動(dòng)與波動(dòng)規(guī)律2.2.1 2.2.1 樁身內(nèi)平面波的聲波傳播速度樁身內(nèi)平面波的聲波傳播速度 ECBE樁身混凝土彈性模量樁身混凝土彈性模量(MP(MPa a/m/m2 2) ) 樁身混凝土密度（樁身混凝土密度（Kg/mKg/m3 3） 一維干的聲波傳播速度一維干的聲波傳播速度 預(yù)制樁樁身的聲速預(yù)制樁樁身的聲速 ： 4200 m/s 4200 m/s 水下灌筑樁的聲速水下灌筑樁的聲速 ： 3

12、300-3800 m/s3300-3800 m/s 干作業(yè)灌筑樁聲速干作業(yè)灌筑樁聲速 ： 3500-4000 m/s3500-4000 m/s LDD512ECB2.2.2 2.2.2 樁可視為一維桿的邊界條件樁可視為一維桿的邊界條件 即當(dāng)即當(dāng) 樁身聲速為樁身聲速為 波長(zhǎng)波長(zhǎng)C/fC/fV VB B/f/f；D D為樁徑；為樁徑；L L為樁長(zhǎng)。為樁長(zhǎng)。工程樁樁身內(nèi)的縱波聲速（工程樁樁身內(nèi)的縱波聲速（C CB B） 2. 2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理2.2.3 2.2.3 樁身反射波的傳播速度和超聲測(cè)試波速的關(guān)系樁身反射波的傳播速度和超聲測(cè)試波速的關(guān)系 一維干的

13、聲速一維干的聲速超聲波的聲速超聲波的聲速所以超聲波的聲速高于反射波的聲速所以超聲波的聲速高于反射波的聲速 一般樁身混凝土的泊桑比一般樁身混凝土的泊桑比（0.20.20.250.25） V VP P =(1.05=(1.051.1)V1.1)VB B這是超聲波所測(cè)聲速大于反射波所測(cè)聲速的原因這是超聲波所測(cè)聲速大于反射波所測(cè)聲速的原因ECB)21)(1 ()1 (EVP2. 2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理2.2.4 2.2.4 樁頭水平方向波的傳播樁頭水平方向波的傳播 沿樁頭表面?zhèn)鞑サ氖强v波、橫波、面波堆積在一起的波動(dòng)，沿樁頭表面?zhèn)鞑サ氖强v波、橫波、面波堆積在一起的

14、波動(dòng)，故稱之為故稱之為“直達(dá)波直達(dá)波”2. 2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理2.2.5 2.2.5 樁身中聲波的折射與反射概念樁身中聲波的折射與反射概念 2. 2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理 斜入射時(shí)的反射與折射斜入射時(shí)的反射與折射 垂入射時(shí)的反射與透射垂入射時(shí)的反射與透射 射射定律（射射定律（SnellSnell）2211sinsinsinsinCCCCtljl2.2.62.2.6 斜入射的波會(huì)在樁土界面產(chǎn)生斜入射的波會(huì)在樁土界面產(chǎn)生“折射現(xiàn)象折射現(xiàn)象“ 根據(jù)折射定律在樁土界面會(huì)根據(jù)折射定律在樁土界面會(huì)產(chǎn)生折射現(xiàn)象，折射定律說(shuō)的是

15、：產(chǎn)生折射現(xiàn)象，折射定律說(shuō)的是：2. 2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理 所以，斜入射的縱波所以，斜入射的縱波P P，在樁土，在樁土界面有折射縱波界面有折射縱波 PP PP 折射到土層，同折射到土層，同理還有折射橫波理還有折射橫波 PS PS 也折射到圖層。也折射到圖層。 上述結(jié)論，是作者所承擔(dān)部級(jí)資助課題上述結(jié)論，是作者所承擔(dān)部級(jí)資助課題“樁土體系聲波傳播規(guī)律樁土體系聲波傳播規(guī)律”研究實(shí)驗(yàn)成果所所研究實(shí)驗(yàn)成果所所證實(shí)。詳細(xì)論述，參閱證實(shí)。詳細(xì)論述，參閱基樁聲測(cè)與動(dòng)測(cè)技術(shù)基樁聲測(cè)與動(dòng)測(cè)技術(shù)一書，該書一書，該書2009年出版年出版2211sinsinsinsinCCC

16、Ctljl 實(shí)際樁身內(nèi)存在多次實(shí)際樁身內(nèi)存在多次反射和折射，所以樁身特反射和折射，所以樁身特別是樁頭內(nèi)的聲場(chǎng)是較復(fù)別是樁頭內(nèi)的聲場(chǎng)是較復(fù)雜的。雜的。 這些多次反射不會(huì)影這些多次反射不會(huì)影響我們對(duì)樁身缺陷的檢測(cè)，響我們對(duì)樁身缺陷的檢測(cè)，就忽略它們的存在就忽略它們的存在。2.2.62.2.6 折射波會(huì)使樁內(nèi)傳播的聲波產(chǎn)生折射波會(huì)使樁內(nèi)傳播的聲波產(chǎn)生“折射損失折射損失” 在樁土界面產(chǎn)生折射縱波和在樁土界面產(chǎn)生折射縱波和折射橫波進(jìn)入地層。造成錘擊入折射橫波進(jìn)入地層。造成錘擊入射波的損失，稱射波的損失，稱“折射損失折射損失”由由下式?jīng)Q定：下式?jīng)Q定：tTCosZCosZCosZR1222 由上式可知地層越

17、硬，由上式可知地層越硬，Z2 越大，越大，折射進(jìn)入地層的能量越多，分配到垂折射進(jìn)入地層的能量越多，分配到垂直入射的能量越少。直入射的能量越少。不是地層越硬，土阻力越大造成入射波不容易傳播到樁底。不是地層越硬，土阻力越大造成入射波不容易傳播到樁底。2. 2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理如介質(zhì)是不連續(xù)的，存在界面如介質(zhì)是不連續(xù)的，存在界面 n n 其中其中： ； 當(dāng)當(dāng)Z Z1 1ZZ2 2 縱波縱波P P垂直入射到界面垂直入射到界面 n n（樁底）時(shí)，（樁底）時(shí)， 產(chǎn)生垂直向上的反射波產(chǎn)生垂直向上的反射波 R R111CZ222CZ2.3. 2.3. 垂直入射波在樁身

18、波阻抗界面上的反射垂直入射波在樁身波阻抗界面上的反射反射波反射波R R的大小取決于振速反射系數(shù)的大小取決于振速反射系數(shù)2. 2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理22112211CCCCRV 樁的截面積變化時(shí)也會(huì)產(chǎn)生反射，其反射系數(shù)樁的截面積變化時(shí)也會(huì)產(chǎn)生反射，其反射系數(shù) 廣義的振速反射系數(shù)廣義的振速反射系數(shù) 上式中上式中 ； 稱廣義波阻抗稱廣義波阻抗 2121AAAARA222111222111ACACACACRV11111ZAC2222ZAC2.3 2.3 垂直入射波在樁身直徑變化界面上的反射垂直入射波在樁身直徑變化界面上的反射2. 2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原

19、理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理221111221AZAZAZAZppRp 由波阻抗界面上，入射波與反射波的應(yīng)力推導(dǎo)出的反射系數(shù)由波阻抗界面上，入射波與反射波的應(yīng)力推導(dǎo)出的反射系數(shù)稱聲壓反射系數(shù)稱聲壓反射系數(shù) 222111222111ACACACACRV2.4 2.4 波阻抗界面的透過(guò)波的大小取決于透過(guò)系數(shù)波阻抗界面的透過(guò)波的大小取決于透過(guò)系數(shù)R RT T2122ZZZRT2.3 2.3 垂直入射波在樁身直徑變化界面上的反射垂直入射波在樁身直徑變化界面上的反射2. 2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理R RV V和和R RP P的同一性詳細(xì)論述，參閱的同一性詳細(xì)論述，參

20、閱基樁聲測(cè)與動(dòng)測(cè)技術(shù)基樁聲測(cè)與動(dòng)測(cè)技術(shù)一書，該書一書，該書20092009年出版年出版221111221AZAZAZAZppRp “振速反射系數(shù)振速反射系數(shù)”與與”聲壓反射系數(shù)聲壓反射系數(shù)”的物理概念是一致的物理概念是一致的，只不過(guò)從不同的角度來(lái)求解，得出不同的公式。的，只不過(guò)從不同的角度來(lái)求解，得出不同的公式。 由于振速反射系數(shù)可直接給出反射波的相位關(guān)系，故實(shí)用由于振速反射系數(shù)可直接給出反射波的相位關(guān)系，故實(shí)用中多用振速反射系數(shù)。中多用振速反射系數(shù)。2.5 2.5 樁身內(nèi)反射波的衰減規(guī)律樁身內(nèi)反射波的衰減規(guī)律LmeAA， L L 聲波在樁身內(nèi)的傳播距離（聲波在樁身內(nèi)的傳播距離（m m） 擊振

21、點(diǎn)除去折射損失后的聲波振幅擊振點(diǎn)除去折射損失后的聲波振幅 A A 傳播了傳播了L L距離后的聲波波幅距離后的聲波波幅 樁身混凝土的聲衰減系數(shù)樁身混凝土的聲衰減系數(shù)(dB/m)(dB/m)， 是頻率的函數(shù)，高頻衰減快。是頻率的函數(shù)，高頻衰減快。，mA 入射與反射波的衰減入射與反射波的衰減2. 2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理 根據(jù)振速反射系數(shù)，可確定樁根據(jù)振速反射系數(shù)，可確定樁底反射波的相位，振速反射系數(shù)：底反射波的相位，振速反射系數(shù)： 由已知樁長(zhǎng)和樁身聲速預(yù)由已知樁長(zhǎng)和樁身聲速預(yù)估樁底反射波到達(dá)時(shí)間范圍估樁底反射波到達(dá)時(shí)間范圍 t tR R 2L / V2L /

22、VB B22112211CCCCRV2.6 2.6 樁底的反射波的識(shí)別樁底的反射波的識(shí)別 如：如：L L21m21m； V VB B 3500m/s3500m/s； t tR R 12ms12ms， （則樁底反射波在則樁底反射波在12ms12ms左右位置左右位置）2. 2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理一般樁底反射波與直達(dá)波同相位。一般樁底反射波與直達(dá)波同相位。2.7 2.7 樁底反射與樁身內(nèi)缺陷的反射樁底反射與樁身內(nèi)缺陷的反射22112211CCCCRV2. 2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理222111222111ACACACACRV

23、2.8.1.2.8.1. 判斷樁底計(jì)算樁身判斷樁底計(jì)算樁身 混凝土聲速混凝土聲速 由已知樁長(zhǎng)和樁底反射波由已知樁長(zhǎng)和樁底反射波到達(dá)時(shí)間到達(dá)時(shí)間tR，計(jì)算樁身聲速，計(jì)算樁身聲速 VB2L / tR2.8.2. 2.8.2. 缺陷的識(shí)別缺陷的識(shí)別由由 確定缺陷的類別確定缺陷的類別由由 t tR R 確定缺陷的位置（深度確定缺陷的位置（深度L L）2,RBtVL222111222111ACACACACRV2.8 2.8 樁身內(nèi)缺陷反射波的識(shí)別樁身內(nèi)缺陷反射波的識(shí)別2. 2. 反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理反射波檢測(cè)樁身缺陷的基本原理 3. 3. 樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的

24、規(guī)律3.1 3.1 完整樁的反射波完整樁的反射波 特點(diǎn)：只有直達(dá)波特點(diǎn)：只有直達(dá)波 D D 和樁底和樁底 R R 反射；反射； 在直達(dá)波在直達(dá)波D D和樁底反射波和樁底反射波R R之之 間沒(méi)有任何反射波。間沒(méi)有任何反射波。 222111222111ACACACACRV 3.2 3.2 縮徑類缺陷的反射縮徑類缺陷的反射 1.1.縮徑類包括樁身夾泥、離析、蜂窩、縮徑類包括樁身夾泥、離析、蜂窩、 空洞空洞 、縮徑等；、縮徑等；2.2.缺陷反射波缺陷反射波 R R 與直達(dá)波與直達(dá)波 D D 同相位；同相位；3.3.樁底反射波樁底反射波 R R 波幅小，頻率低。波幅小，頻率低。 樁長(zhǎng)樁長(zhǎng)29.6m 29

25、.6m 在在3.72m3.72m處出現(xiàn)縮徑缺陷處出現(xiàn)縮徑缺陷 3. 3. 樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律3.3 3.3 縮徑樁的多次反射縮徑樁的多次反射 1. 1. 嚴(yán)重的縮徑會(huì)產(chǎn)生多次反射波，特嚴(yán)重的縮徑會(huì)產(chǎn)生多次反射波，特 點(diǎn)是多次反射是等時(shí)間間隔的；點(diǎn)是多次反射是等時(shí)間間隔的；2. 2. 靠近樁頭的縮徑類缺陷，易出現(xiàn)多靠近樁頭的縮徑類缺陷，易出現(xiàn)多 次反射，一般是次反射，一般是2-32-3次；次；3. 3. 縮徑類缺陷多次反射，可見(jiàn)樁底縮徑類缺陷多次反射，可見(jiàn)樁底 3. 3. 樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律3.4 3.4 擴(kuò)徑的

26、反射波和多次反射擴(kuò)徑的反射波和多次反射 1. 1. 嚴(yán)重的擴(kuò)徑會(huì)產(chǎn)生多次反射；嚴(yán)重的擴(kuò)徑會(huì)產(chǎn)生多次反射；2. 2. 奇次反射與直達(dá)波同相；奇次反射與直達(dá)波同相；3. 3. 偶次反射于直達(dá)波同相；偶次反射于直達(dá)波同相；4. 4. 要注意區(qū)分?jǐn)U徑偶數(shù)多次反射與縮徑類反要注意區(qū)分?jǐn)U徑偶數(shù)多次反射與縮徑類反 射波的區(qū)分。射波的區(qū)分。 3. 3. 樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律由聲壓反射系數(shù)可以解釋擴(kuò)徑的多次反射的相位關(guān)系由聲壓反射系數(shù)可以解釋擴(kuò)徑的多次反射的相位關(guān)系2112ZZZZRP聲壓反射系數(shù)聲壓反射系數(shù)3.5 3.5 斷樁的反射斷樁的反射 斷樁的多次反射是等間隔的；

27、斷樁的多次反射是等間隔的；2. 斷樁多次反射的后面一般沒(méi)有樁斷樁多次反射的后面一般沒(méi)有樁底反射。底反射。 3. 3. 樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律3.6 3.6 樁頭淺部反射樁頭淺部反射-關(guān)于檢測(cè)的盲區(qū)關(guān)于檢測(cè)的盲區(qū)1, 1, 直達(dá)波的周期約直達(dá)波的周期約1-2ms1-2ms，這段時(shí)間是反，這段時(shí)間是反 射波檢測(cè)缺陷的盲區(qū)；射波檢測(cè)缺陷的盲區(qū)；2. 2. 要注意盲區(qū)內(nèi)有無(wú)波的干涉，由此可要注意盲區(qū)內(nèi)有無(wú)波的干涉，由此可 在盲區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)缺陷。在盲區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)缺陷。 3. 3. 樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律3.7 3.7 擴(kuò)底樁的反射擴(kuò)底樁

28、的反射 擴(kuò)底樁在樁底反射波的前面，會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)底樁在樁底反射波的前面，會(huì)出現(xiàn) 與直達(dá)波同相位的微弱反射波與直達(dá)波同相位的微弱反射波。 3. 3. 樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律 3.8 3.8 嵌巖樁的樁底反射嵌巖樁的樁底反射 在花岡巖地區(qū)嵌巖樁的特有現(xiàn)在花岡巖地區(qū)嵌巖樁的特有現(xiàn)象，這是由于中風(fēng)化的巖體與上部象，這是由于中風(fēng)化的巖體與上部強(qiáng)風(fēng)化巖體的波阻抗差異大，形成強(qiáng)風(fēng)化巖體的波阻抗差異大，形成的地層反射。的地層反射。3. 3. 樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律 由此可見(jiàn)，樁的反由此可見(jiàn)，樁的反射，不再是一維桿的問(wèn)射，不再是一維桿的問(wèn)題。

29、題。 3.9 3.9 樁頭附近嚴(yán)重缺陷的樁頭附近嚴(yán)重缺陷的“反射波反射波” MKf21 鋼筋龍成了彈簧鋼筋龍成了彈簧K K，樁頭部位的混凝，樁頭部位的混凝土塊成了質(zhì)量塊土塊成了質(zhì)量塊M M，這個(gè)質(zhì)彈系統(tǒng)的振蕩，這個(gè)質(zhì)彈系統(tǒng)的振蕩頻率頻率 可見(jiàn)：激勵(lì)的力信號(hào)脈沖波較窄，后面可見(jiàn)：激勵(lì)的力信號(hào)脈沖波較窄，后面 的振蕩周期很長(zhǎng)，波形頻率很低的振蕩周期很長(zhǎng)，波形頻率很低 3. 3. 樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律3.10 3.10 關(guān)于地層的反射關(guān)于地層的反射 1. 1.地層由軟突然變硬，產(chǎn)生與地層由軟突然變硬，產(chǎn)生與直達(dá)波同相位的反射波；直達(dá)波同相位的反射波； 2.2.

30、地層由硬突然變軟，產(chǎn)生與地層由硬突然變軟，產(chǎn)生與直達(dá)波反相位的反射波；直達(dá)波反相位的反射波； 3.3.多條樁同深度出現(xiàn)反射波要多條樁同深度出現(xiàn)反射波要考慮是地層反射。考慮是地層反射。3. 3. 樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律3.11 3.11 缺陷上界面與缺陷下界面的反射缺陷上界面與缺陷下界面的反射 除去斷樁、裂縫，其它的缺陷如夾泥、離析、蜂窩、空洞、縮徑、除去斷樁、裂縫，其它的缺陷如夾泥、離析、蜂窩、空洞、縮徑、擴(kuò)徑等都有一定的體積，故缺陷一定存在上界面和下界面的反射。擴(kuò)徑等都有一定的體積，故缺陷一定存在上界面和下界面的反射。 但是在缺陷尺寸較小，上界面反射波的

31、一個(gè)振蕩周期還沒(méi)結(jié)束，缺但是在缺陷尺寸較小，上界面反射波的一個(gè)振蕩周期還沒(méi)結(jié)束，缺陷下界面反射波就到來(lái)，上下界面反射波必然混疊。陷下界面反射波就到來(lái)，上下界面反射波必然混疊。 如果缺陷縱向尺寸較大，那么缺陷上下界面的反射波才能分開(kāi)。如果缺陷縱向尺寸較大，那么缺陷上下界面的反射波才能分開(kāi)。 3. 3. 樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律3.12 3.12 基樁多缺陷的反射波基樁多缺陷的反射波 要注意多缺陷的反射和缺陷的多次反要注意多缺陷的反射和缺陷的多次反射的區(qū)別；射的區(qū)別；多缺陷的反射波樁底反射較弱；多缺陷的反射波樁底反射較弱；注意，這里是縮徑和擴(kuò)徑多缺陷。注意，這里

32、是縮徑和擴(kuò)徑多缺陷。3. 3. 樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律樁身內(nèi)不同類型缺陷反射波的規(guī)律建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范JGJ 106 -2003 JGJ 106 -2003 修訂報(bào)批修訂報(bào)批稿中有：稿中有：3.3.基本規(guī)定基本規(guī)定3.3.2 3.3.2 檢測(cè)工作程序框圖檢測(cè)工作程序框圖 4. 4. 反射波法的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要點(diǎn)反射波法的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要點(diǎn) 4. 4. 反射波法的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要點(diǎn)反射波法的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要點(diǎn)3.2.2 3.2.2 調(diào)查、資料收集階段調(diào)查、資料收集階段宜包括下列內(nèi)容：宜包括下列內(nèi)容： 收集被檢測(cè)工程的巖土工收集被檢測(cè)工程的巖土工程勘察資料、樁

33、基設(shè)計(jì)圖紙、程勘察資料、樁基設(shè)計(jì)圖紙、施工記錄；施工記錄； 了解施工工藝和施工中出了解施工工藝和施工中出現(xiàn)的異常情況?，F(xiàn)的異常情況。 進(jìn)一步明確委托方的具體進(jìn)一步明確委托方的具體要求。要求。建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范JGJ 106 -2003 JGJ 106 -2003 修訂報(bào)批稿中有：修訂報(bào)批稿中有： 4.1 4.1 樁頭的處理樁頭的處理?yè)粽顸c(diǎn)及接收點(diǎn)應(yīng)打摩平整。擊振點(diǎn)及接收點(diǎn)應(yīng)打摩平整。 4. 4. 反射波法的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要點(diǎn)反射波法的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要點(diǎn)（1 1）樁頭沒(méi)有打磨平整的后果之一樁頭沒(méi)有打磨平整的后果之一 - 出現(xiàn)高頻噪聲出現(xiàn)高頻噪聲 （2 2）樁頭沒(méi)有打磨平

34、整的后果之二）樁頭沒(méi)有打磨平整的后果之二 - - 擊振一致性差擊振一致性差（a a）速度型接收傳感器）速度型接收傳感器 的接收信號(hào)的接收信號(hào)（b b）加速度傳感器的接收信號(hào)）加速度傳感器的接收信號(hào) 4.1 4.1 樁頭的處理樁頭的處理?yè)粽顸c(diǎn)及接收點(diǎn)應(yīng)打摩平整擊振點(diǎn)及接收點(diǎn)應(yīng)打摩平整4. 4. 反射波法的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要點(diǎn)反射波法的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要點(diǎn) 根據(jù)樁長(zhǎng)、地層狀況和預(yù)期檢測(cè)缺陷位置來(lái)選擇擊振脈沖波根據(jù)樁長(zhǎng)、地層狀況和預(yù)期檢測(cè)缺陷位置來(lái)選擇擊振脈沖波 主頻率的原則是：主頻率的原則是： 長(zhǎng)樁擊振頻率要低；（長(zhǎng)樁擊振頻率要低；（L L40m40m左右，左右，f f500 Hz500 Hz左右

35、）左右） 硬地層的中長(zhǎng)樁頻率要低；（硬地層的中長(zhǎng)樁頻率要低；（L L151525m25m，f f5005001000Hz1000Hz） 短樁擊振頻率要高；（短樁擊振頻率要高；（L L10m10m左右，左右，f f100010001500Hz1500Hz） 檢測(cè)淺部缺陷頻率要高檢測(cè)淺部缺陷頻率要高 （f f 1500Hz1500Hz） 4. 4. 反射波法的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要點(diǎn)反射波法的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要點(diǎn)4.2 4.2 錘擊擊振的脈沖寬度要適當(dāng)錘擊擊振的脈沖寬度要適當(dāng)4.2.1 4.2.1 擊振是反射波法基樁完整性檢測(cè)的擊振是反射波法基樁完整性檢測(cè)的重要關(guān)鍵技術(shù)重要關(guān)鍵技術(shù)窄脈沖頻率高，寬脈沖

36、頻率低。窄脈沖頻率高，寬脈沖頻率低。l l 錘頭的材質(zhì)軟脈沖寬度寬；錘頭的材質(zhì)軟脈沖寬度寬；l l 錘頭的面積大脈沖寬度寬；錘頭的面積大脈沖寬度寬；l l 錘的落距與脈沖寬度關(guān)系不大；錘的落距與脈沖寬度關(guān)系不大；不同材質(zhì)的錘墊，能調(diào)整脈沖寬度。不同材質(zhì)的錘墊，能調(diào)整脈沖寬度。 4.2.2 4.2.2 擊振脈沖波的頻率與擊振脈沖寬度有關(guān)擊振脈沖波的頻率與擊振脈沖寬度有關(guān)4. 4. 反射波法的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要點(diǎn)反射波法的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要點(diǎn)4.2 4.2 錘擊擊振的脈沖寬度要適當(dāng)錘擊擊振的脈沖寬度要適當(dāng) 4.2.34.2.3 反射波法儀器配有不同材質(zhì)的錘頭反射波法儀器配有不同材質(zhì)的錘頭4.2 4

37、.2 錘擊擊振的脈沖寬度要適當(dāng)錘擊擊振的脈沖寬度要適當(dāng) 4.2.4 擊振的錘及力棒擊振的錘及力棒4.2 4.2 錘擊擊振的脈沖寬度要適當(dāng)錘擊擊振的脈沖寬度要適當(dāng) 4.2.4 錘擊是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集關(guān)鍵的實(shí)例錘擊是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集關(guān)鍵的實(shí)例實(shí)例實(shí)例1 1 荷蘭荷蘭 TNO TNO 的的FPDS-4 + FPDS-4 + 中國(guó)的力棒中國(guó)的力棒4.2 4.2 錘擊擊振的脈沖寬度要適當(dāng)錘擊擊振的脈沖寬度要適當(dāng)實(shí)例實(shí)例2 2 第一次第一次國(guó)家級(jí)考試的測(cè)試實(shí)例國(guó)家級(jí)考試的測(cè)試實(shí)例 4.2.4 4.2.4 錘擊是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集關(guān)鍵的實(shí)例錘擊是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集關(guān)鍵的實(shí)例4.2 4.2 錘擊擊振的脈沖寬度要適當(dāng)錘擊擊振的脈沖

38、寬度要適當(dāng)4.2.4 4.2.4 錘擊是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集關(guān)鍵的實(shí)例錘擊是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集關(guān)鍵的實(shí)例鐵錘激振鐵錘激振力棒激振力棒激振實(shí)例實(shí)例3 3 不同擊振錘擊振對(duì)比不同擊振錘擊振對(duì)比 4.2 4.2 錘擊擊振的脈沖寬度要適當(dāng)錘擊擊振的脈沖寬度要適當(dāng)4.3 4.3 錘擊產(chǎn)生的干擾信號(hào)錘擊產(chǎn)生的干擾信號(hào) （1）鋼筋籠的振動(dòng)（振動(dòng)頻率）鋼筋籠的振動(dòng)（振動(dòng)頻率5001000Hz）（2 2）消除鋼筋籠振動(dòng)的方法）消除鋼筋籠振動(dòng)的方法 將每根鋼筋一一彎曲，破壞其自然共振頻率將每根鋼筋一一彎曲，破壞其自然共振頻率； 將鋼筋龍切短；將鋼筋龍切短； 在鋼筋籠上加阻尼物，減小振動(dòng)。在鋼筋籠上加阻尼物，減小振動(dòng)。 傳感器的

39、傳感器的安裝和耦合安裝和耦合是能否能取得優(yōu)質(zhì)信號(hào)的是能否能取得優(yōu)質(zhì)信號(hào)的關(guān)鍵問(wèn)題關(guān)鍵問(wèn)題，是檢，是檢 測(cè)工作另一個(gè)重要環(huán)節(jié)。測(cè)工作另一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 應(yīng)注意的問(wèn)題有：應(yīng)注意的問(wèn)題有： A. 安裝的部位混凝土應(yīng)完整、無(wú)松動(dòng)，表面平整；安裝的部位混凝土應(yīng)完整、無(wú)松動(dòng)，表面平整； B.B.傳感器安裝應(yīng)與樁頂平面垂直；傳感器安裝應(yīng)與樁頂平面垂直； C.C. 用耦合劑粘結(jié)要粘牢，不可在擊振時(shí)使其產(chǎn)生付加振動(dòng)用耦合劑粘結(jié)要粘牢，不可在擊振時(shí)使其產(chǎn)生付加振動(dòng)； D. 耦合劑可以是黃油、凡士林、牙膏、橡皮泥；耦合劑可以是黃油、凡士林、牙膏、橡皮泥； E. 使使用加速度感器時(shí)用橡皮泥一類的耦合劑還可以起到機(jī)用加速

40、度感器時(shí)用橡皮泥一類的耦合劑還可以起到機(jī) 械濾波，將擊振的高頻干擾成分濾除。械濾波，將擊振的高頻干擾成分濾除。 F. 其它有關(guān)問(wèn)題參閱其它有關(guān)問(wèn)題參閱“建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范”（JGJ 106JGJ 106 2003 2003） 4.4 4.4 接收傳感器的安裝與耦合接收傳感器的安裝與耦合傳感器在樁頭上的安置位置傳感器在樁頭上的安置位置 傳感器的安裝耦合方法傳感器的安裝耦合方法4.4 4.4 接收傳感器的安裝與耦合接收傳感器的安裝與耦合4.5 4.5 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的技術(shù)要點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的技術(shù)要點(diǎn)4.5.1 4.5.1 三次采集反射波波形應(yīng)基本一致三次采集反射波波形應(yīng)基本一致

41、（防止一錘定音）（防止一錘定音）（1）三次擊振信號(hào)不一致，）三次擊振信號(hào)不一致，有高頻干擾，無(wú)樁底反射波有高頻干擾，無(wú)樁底反射波 。（無(wú)樁底反射不一定是不合格（無(wú)樁底反射不一定是不合格 的采集記錄）的采集記錄）（2）三次擊振一致性好，直）三次擊振一致性好，直達(dá)波余振過(guò)長(zhǎng)，無(wú)樁底反射波達(dá)波余振過(guò)長(zhǎng)，無(wú)樁底反射波 。（可能是傳感器耦合不佳）（可能是傳感器耦合不佳）（3 3）三次擊振一致性較好，無(wú)樁）三次擊振一致性較好，無(wú)樁底反射波底反射波。（不一定是不合格的記錄）（不一定是不合格的記錄）（4 4）三次擊振一致性好，有）三次擊振一致性好，有樁底反射波。樁底反射波。4.5.1 4.5.1 三次采集反射

42、波波形應(yīng)基本一致三次采集反射波波形應(yīng)基本一致 （防止一錘定音）（防止一錘定音）4.5 4.5 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的技術(shù)要點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的技術(shù)要點(diǎn)（5 5） 三次擊振一致性基本相三次擊振一致性基本相像，但有樁底反射波。像，但有樁底反射波。 可認(rèn)為測(cè)試是成功的?？烧J(rèn)為測(cè)試是成功的。4.5.1 4.5.1 三次采集反射波波形應(yīng)基本一致三次采集反射波波形應(yīng)基本一致 （防止一錘定音）（防止一錘定音）4.5 4.5 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的技術(shù)要點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的技術(shù)要點(diǎn)（6 6） 三次擊振用速度型傳三次擊振用速度型傳感器接收，一致性好，樁底感器接收，一致性好，樁底反射波微弱。反射波微弱。注意！注意！ 不一定無(wú)樁底反射和不

43、一定無(wú)樁底反射和樁底反射很微弱，就是不樁底反射很微弱，就是不合格采集記錄。合格采集記錄。 此時(shí)要做信號(hào)處理。此時(shí)要做信號(hào)處理。如可見(jiàn)樁底反射，即可按如可見(jiàn)樁底反射，即可按此方式和儀器所設(shè)參數(shù)，此方式和儀器所設(shè)參數(shù)，在此場(chǎng)地測(cè)試下去。在此場(chǎng)地測(cè)試下去。4.5.1 4.5.1 三次采集反射波波形應(yīng)基本一致三次采集反射波波形應(yīng)基本一致 （防止一錘定音）（防止一錘定音）4.5 4.5 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的技術(shù)要點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的技術(shù)要點(diǎn)（7 7） 三次擊振用加速度傳感三次擊振用加速度傳感器接收，一致性好，樁底反射器接收，一致性好，樁底反射波極微弱。波極微弱。注意！注意！ 不一定無(wú)樁底反射和樁底不一定無(wú)樁底反射

44、和樁底反射很微弱，就不合格。反射很微弱，就不合格。 此時(shí)要做信號(hào)處理。如可此時(shí)要做信號(hào)處理。如可見(jiàn)樁底反射，即可按此方式和見(jiàn)樁底反射，即可按此方式和儀器所設(shè)參數(shù)，在此場(chǎng)地繼續(xù)儀器所設(shè)參數(shù)，在此場(chǎng)地繼續(xù)測(cè)試下去。測(cè)試下去。4.5.1 4.5.1 三次采集反射波波形應(yīng)基本一致三次采集反射波波形應(yīng)基本一致 （防止一錘定音）（防止一錘定音）4.5 4.5 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的技術(shù)要點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的技術(shù)要點(diǎn)4.6 4.6 檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況 1. 1.建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范JGJ106-2003JGJ106-2003 2. 2.基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)規(guī)

45、程JGJ/T 93-95JGJ/T 93-95 3. 3.公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程公路工程基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)規(guī)程JTG/T F81-01-2004JTG/T F81-01-2004 4. 4.鐵路工程基樁無(wú)損檢測(cè)規(guī)程鐵路工程基樁無(wú)損檢測(cè)規(guī)程TB10218-99 TB10218-99 5. 5.基樁動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x基樁動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x JJG 930 JJG 93019981998系統(tǒng)噪音系統(tǒng)噪音 2mV 2mV采樣時(shí)間間隔采樣時(shí)間間隔 2.02.0512.0 512.0 （ss）放大器（浮點(diǎn)）增益放大器（浮點(diǎn)）增益 64 64 （dBdB）A/DA/D分辨率分辨率 ：1616（bitbit）系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍系統(tǒng)動(dòng)態(tài)

46、范圍 136 dB 136 dB 采樣長(zhǎng)度：采樣長(zhǎng)度：4K Byte4K Byte4.6.2 4.6.2 技術(shù)性能：技術(shù)性能：4.6.1 4.6.1 儀器技術(shù)性能根據(jù)下列規(guī)程儀器技術(shù)性能根據(jù)下列規(guī)程4.6.3 4.6.3 兩種典型反射波檢測(cè)儀器兩種典型反射波檢測(cè)儀器4.6 4.6 檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況 關(guān)于測(cè)試儀器的關(guān)于測(cè)試儀器的 “ “ CMC ” CMC ” 問(wèn)題問(wèn)題根據(jù)根據(jù)20052005年年5 5月月1818日頒發(fā)的日頒發(fā)的國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局公告國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局公告 第第145145號(hào)文號(hào)文“中華人民共和國(guó)依法管理的計(jì)量器具目錄中華人民共和國(guó)依法管理的

47、計(jì)量器具目錄” 聲波檢測(cè)分析儀、基樁低應(yīng)變反射波完整性檢測(cè)儀等 應(yīng)當(dāng)不在需要作 CMC 認(rèn)證范圍之內(nèi)。 生產(chǎn)廠家不作 CMC 認(rèn)證不等于不要作儀器的檢定，儀器的檢定還是要根據(jù)相關(guān)規(guī)程、規(guī)范按期進(jìn)行。 4.6.4 4.6.4 基樁完整性反射波法檢測(cè)儀器基樁完整性反射波法檢測(cè)儀器（1）儀器的組成即簡(jiǎn)單原理）儀器的組成即簡(jiǎn)單原理4.6 4.6 檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況（2 2）關(guān)于）關(guān)于 A/D A/D 轉(zhuǎn)換器的作用轉(zhuǎn)換器的作用4.6.4 4.6.4 基樁完整性反射波法檢測(cè)儀器的工作原理基樁完整性反射波法檢測(cè)儀器的工作原理4.6 4.6 檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況（3）

48、 關(guān)于數(shù)據(jù)采集的觸發(fā)與顯示問(wèn)題關(guān)于數(shù)據(jù)采集的觸發(fā)與顯示問(wèn)題4.6.4 4.6.4 基樁完整性反射波法檢測(cè)儀器的工作原理基樁完整性反射波法檢測(cè)儀器的工作原理4.6 4.6 檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況（4） 基樁完整性檢測(cè)儀具備的信號(hào)處理基樁完整性檢測(cè)儀具備的信號(hào)處理 軟件軟件 頻譜分析頻譜分析 2. 2. 低通濾波低通濾波3. 3. 高通濾波高通濾波 4. 4. 積分處理積分處理5. 5. 指數(shù)放大指數(shù)放大 6. 6. 聲速調(diào)節(jié)聲速調(diào)節(jié) 信號(hào)處理的目的是去除雜波、改善信號(hào)質(zhì)量。信號(hào)處理的目的是去除雜波、改善信號(hào)質(zhì)量。 4.6.4 4.6.4 基樁完整性反射波法檢測(cè)儀器的工作原理基樁

49、完整性反射波法檢測(cè)儀器的工作原理4.6 4.6 檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況4.6.5 4.6.5 接收傳感器接收傳感器（1 1）速度型傳感器）速度型傳感器vlBWe工作原理：工作原理：4.6 4.6 檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況mKn諧振頻率：諧振頻率：幅頻特性幅頻特性：（1 1）速度型傳感器）速度型傳感器4.6.5 4.6.5 接收傳感器接收傳感器4.6 4.6 檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況 阻尼特性：阻尼特性：靈敏度應(yīng)達(dá)到靈敏度應(yīng)達(dá)到 1/200scmmV（1 1）速度型傳感器）速度型傳感器4.6.5 4.6.5 接收傳感器接收傳感器4.6 4.6 檢

50、測(cè)的儀器的技術(shù)狀況檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況（2 2）加速度傳感器）加速度傳感器工作原理：根據(jù)壓電工作原理：根據(jù)壓電片的壓電原理工作片的壓電原理工作4.6.5 4.6.5 接收傳感器接收傳感器4.6 4.6 檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況幅頻特性幅頻特性 逐點(diǎn)頻率測(cè)試逐點(diǎn)頻率測(cè)試的頻響特性，不反的頻響特性，不反映加速度傳感器的映加速度傳感器的瞬態(tài)特性。瞬態(tài)特性。 瞬態(tài)激勵(lì)傳感器，得瞬態(tài)激勵(lì)傳感器，得到的幅頻特性，才能反映到的幅頻特性，才能反映加速度傳感器的瞬態(tài)特性加速度傳感器的瞬態(tài)特性。（2 2）加速度傳感器）加速度傳感器4.6.5 4.6.5 接收傳感器接收傳感器4.6 4.6 檢測(cè)的儀

51、器的技術(shù)狀況檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況 壓電式加速度傳感器技術(shù)指標(biāo)：壓電式加速度傳感器技術(shù)指標(biāo)： 電荷靈敏度（電荷靈敏度（pc/mspc/ms2 2） 4.0-6.04.0-6.0 電壓靈敏度（電壓靈敏度（V/gV/g） 100 100 頻率范圍（頻率范圍（HzHz） 1-100001-10000 安裝諧振頻率（安裝諧振頻率（KHzKHz） 3030 重量（重量（g g） 2020左右左右 工作溫度（工作溫度（ ） 40/10040/100 安裝螺紋安裝螺紋 M5M5 最大加速度（最大加速度（GalGal） 20002000C0（2 2）加速度傳感器）加速度傳感器4.6.5 4.6.5 接收傳感器接

52、收傳感器4.6 4.6 檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況標(biāo)注有電荷靈敏度加速度傳感器的連接問(wèn)題標(biāo)注有電荷靈敏度加速度傳感器的連接問(wèn)題對(duì)定量測(cè)量必須通過(guò)電荷放大器，再接入儀器。對(duì)定量測(cè)量必須通過(guò)電荷放大器，再接入儀器。標(biāo)有電壓靈敏度加速度傳感器的連接問(wèn)題標(biāo)有電壓靈敏度加速度傳感器的連接問(wèn)題 一般是一般是“內(nèi)裝內(nèi)裝ICIC（集成放大電路芯片）加速度傳感器（集成放大電路芯片）加速度傳感器” ” ，可以直接接入儀器使用?？梢灾苯咏尤雰x器使用。（2 2）加速度傳感器）加速度傳感器4.6.5 4.6.5 接收傳感器接收傳感器4.6 4.6 檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況檢測(cè)的儀器的技術(shù)狀況信號(hào)處理目的：信號(hào)

53、處理目的： 去除雜波、改善信號(hào)質(zhì)量、使其直觀、一般人員能看懂去除雜波、改善信號(hào)質(zhì)量、使其直觀、一般人員能看懂A. A. 頻譜分析頻譜分析 用于了解干擾波的頻率范圍用于了解干擾波的頻率范圍B. B. 低通濾波低通濾波 去除高頻干擾波去除高頻干擾波C. C. 積分處理積分處理 可減小余振（積分后振動(dòng)加速度可成為速度信號(hào)、可減小余振（積分后振動(dòng)加速度可成為速度信號(hào)、 振動(dòng)速度信號(hào)可成為位移信號(hào)）振動(dòng)速度信號(hào)可成為位移信號(hào)） D. D. 指數(shù)放大指數(shù)放大 波幅是按指數(shù)規(guī)律衰減，用隨時(shí)間按指數(shù)放大可突波幅是按指數(shù)規(guī)律衰減，用隨時(shí)間按指數(shù)放大可突 出深部缺陷及樁底信號(hào)出深部缺陷及樁底信號(hào)E. E. 聲速調(diào)

54、節(jié)聲速調(diào)節(jié) 使聲速合理、樁長(zhǎng)正確使聲速合理、樁長(zhǎng)正確5. 反射波信號(hào)處理反射波信號(hào)處理 信號(hào)處理目的：信號(hào)處理目的： 去除雜波、改善信號(hào)質(zhì)量、使信號(hào)直觀、一般人員能看懂去除雜波、改善信號(hào)質(zhì)量、使信號(hào)直觀、一般人員能看懂F. F. 多點(diǎn)平滑濾波多點(diǎn)平滑濾波 使波形光滑去除毛刺使波形光滑去除毛刺G. G. 去除直流成分去除直流成分 將信號(hào)中的直流成分去除，使積分信號(hào)正常將信號(hào)中的直流成分去除，使積分信號(hào)正常H. H. 波幅歸一化處理波幅歸一化處理 將波形中最大峰值調(diào)到滿度，其他波峰按將波形中最大峰值調(diào)到滿度，其他波峰按 比例增加。比例增加。I. I. 波形的編輯波形的編輯 對(duì)上述處理后的波形進(jìn)行對(duì)

55、上述處理后的波形進(jìn)行“平移平移”、“旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)”5. 反射波信號(hào)處理反射波信號(hào)處理 5.1 5.1 關(guān)于頻譜分析關(guān)于頻譜分析 - 分析干擾信號(hào)頻率分析干擾信號(hào)頻率干擾信號(hào)頻率干擾信號(hào)頻率 851.44HZ851.44HZ tNd）（11其頻率分別率其頻率分別率d原始反射波原始反射波信號(hào)中有鋼信號(hào)中有鋼筋籠振動(dòng)干筋籠振動(dòng)干擾信號(hào)擾信號(hào) 頻譜分析的結(jié)果頻譜分析的結(jié)果：5.5.反射波信號(hào)處理反射波信號(hào)處理 dtetSFtj)()()(tS 5.2 5.2 關(guān)于低通濾波關(guān)于低通濾波1.2KHz1.2KHz低通濾低通濾波后的反射波波后的反射波原始反射波原始反射波信號(hào)信號(hào)低通濾波作用是將信號(hào)中某個(gè)頻率以下的

56、信號(hào)可通過(guò)，其它的濾除低通濾波作用是將信號(hào)中某個(gè)頻率以下的信號(hào)可通過(guò)，其它的濾除5.5.反射波信號(hào)處理反射波信號(hào)處理 以上是對(duì)樁徑以上是對(duì)樁徑1250mm1250mm、長(zhǎng)、長(zhǎng)33.9m33.9m灌注樁反射波原始信號(hào)進(jìn)行積分的結(jié)果灌注樁反射波原始信號(hào)進(jìn)行積分的結(jié)果dttSS)(5.3 5.3 關(guān)于積分處理關(guān)于積分處理5.3.1 積分定義：對(duì)信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算即積分定義：對(duì)信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算即 加速度信號(hào)積分成為速度信號(hào)加速度信號(hào)積分成為速度信號(hào))sin()cos(00tVdttAadtvmm被積分的信號(hào)波形必須上下對(duì)稱，否則積分后波形后部會(huì)翹起被積分的信號(hào)波形必須上下對(duì)稱，否則積分后波形后部會(huì)翹起5

57、.5.反射波信號(hào)處理反射波信號(hào)處理 )(tS關(guān)于描述質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的三個(gè)物理量：關(guān)于描述質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的三個(gè)物理量： 振動(dòng)位移、振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度振動(dòng)位移、振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度附注附注質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移：)cos(0tA質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度：)sin(0tVdtdvm質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度：)cos(0tAdtdvam5.3.2 5.3.2 積分的目的是減少信號(hào)積分的目的是減少信號(hào)余振余振 積分后直達(dá)波成半個(gè)周期，樁底反射信號(hào)也簡(jiǎn)單一些積分后直達(dá)波成半個(gè)周期，樁底反射信號(hào)也簡(jiǎn)單一些 ，直達(dá)波、樁底反射波都變得直觀、好看直達(dá)波、樁底反射波都變得直觀、好看 。 但是有一些缺陷反射信息卻

58、從時(shí)域信號(hào)中消失。但是有一些缺陷反射信息卻從時(shí)域信號(hào)中消失。 5.3 5.3 關(guān)于積分處理關(guān)于積分處理5.5.反射波信號(hào)處理反射波信號(hào)處理 積分后直達(dá)波、樁底反射波余振都縮短，變得容易識(shí)別、直積分后直達(dá)波、樁底反射波余振都縮短，變得容易識(shí)別、直觀?？墒侵边_(dá)波緊接著的同相波動(dòng)算是什么反射？如果沒(méi)有積分觀?？墒侵边_(dá)波緊接著的同相波動(dòng)算是什么反射？如果沒(méi)有積分前的反射信號(hào)，就容易出現(xiàn)誤判前的反射信號(hào)，就容易出現(xiàn)誤判。5.5.反射波信號(hào)處理反射波信號(hào)處理5.3 5.3 關(guān)于積分處理關(guān)于積分處理5.3.2 5.3.2 積分的目的是減少信號(hào)余振積分的目的是減少信號(hào)余振5.4 關(guān)于指數(shù)放大關(guān)于指數(shù)放大5.4

59、.15.4.1 指數(shù)放大的定義：由于聲波的傳播是按指數(shù)規(guī)律衰減，指數(shù)指數(shù)放大的定義：由于聲波的傳播是按指數(shù)規(guī)律衰減，指數(shù) 放大是將衰減的波動(dòng)按指數(shù)規(guī)律放大恢復(fù)。放大是將衰減的波動(dòng)按指數(shù)規(guī)律放大恢復(fù)。樁徑樁徑500mm500mm，樁長(zhǎng)，樁長(zhǎng)25m25m，3.3m 3.3m 擴(kuò)徑。擴(kuò)徑。2020倍指數(shù)放大無(wú)樁底反射波倍指數(shù)放大無(wú)樁底反射波 但是，如現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集時(shí)，沒(méi)有采集到樁底信但是，如現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集時(shí)，沒(méi)有采集到樁底信號(hào)，指數(shù)放大是無(wú)能為力的號(hào)，指數(shù)放大是無(wú)能為力的5.5.反射波信號(hào)處理反射波信號(hào)處理 反射波處理實(shí)例反射波處理實(shí)例1原始信號(hào)原始信號(hào)低通濾波低通濾波 積分積分 歸一化歸一化5.5 5

60、.5 反射波處理實(shí)例反射波處理實(shí)例5.5.反射波信號(hào)處理反射波信號(hào)處理 反射波處理實(shí)例反射波處理實(shí)例2（a a）原始信號(hào)）原始信號(hào)（b b）低通濾波）低通濾波（c c）指數(shù)放大）指數(shù)放大（d)d)積分積分（e e）旋轉(zhuǎn)）旋轉(zhuǎn) （f) f) 移動(dòng)移動(dòng)5.5 5.5 反射波處理實(shí)例反射波處理實(shí)例（a a）采集到的原始信號(hào)；（）采集到的原始信號(hào)；（b b）1.0KHz1.0KHz低通濾波結(jié)果；低通濾波結(jié)果；（c c）0.6KHz0.6KHz低通濾波結(jié)果低通濾波結(jié)果 反射波處理實(shí)例反射波處理實(shí)例-3 -3 5.5 5.5 反射波處理實(shí)例反射波處理實(shí)例 5.5.反射波信號(hào)處理反射波信號(hào)處理 長(zhǎng)長(zhǎng)11.4