彈性波探測方法

六、樁基無損檢測參考書：1、《工程地質(zhì)手冊（第四版）》，中國建筑工業(yè)出版社，2007.02.

2、《小應(yīng)變動力測樁導(dǎo)論》，雷林源編著，桂林冶金地質(zhì)學(xué)院。

3、《樁基檢驗(yàn)手冊》，徐攸在著，水利水電出版社，1999.

4、《樁基質(zhì)量檢測技術(shù)》，陳凡等著，中國建筑工業(yè)出版社，2003.

動態(tài)無損檢測包括瞬態(tài)法和穩(wěn)態(tài)法兩種，具有省時、省力、經(jīng)濟(jì)、簡便、無損可靠等優(yōu)點(diǎn)。

樁基質(zhì)量檢測包括兩方面的內(nèi)容：樁基質(zhì)量評價和樁基的承載力確定。

不涉及以動力機(jī)器設(shè)計為目的的樁基動力試驗(yàn)--《工程地質(zhì)手冊（第四版》，中國建筑工業(yè)出版社，北京,2007.02,p811

樁的動力測試方法：

按激振方式可分為穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)。

按樁身與周圍土的相對位移量可分為小應(yīng)變和大應(yīng)變：

一般認(rèn)為，

小應(yīng)變法較適合樁身完整性檢測，而估算承載力差；

大應(yīng)變由于能較好的發(fā)揮樁側(cè)和樁端阻力，估算承載力較好。常用樁基檢測方法：

1、球擊動測法；

2、樁基參數(shù)動測法；

3、瞬態(tài)激振法；

4、水電效應(yīng)法；

5、機(jī)械阻抗法；

6、錘擊貫入法；

7、CASE法。

錘擊法錘擊法是一種瞬態(tài)動測法

可定量確定出樁體的質(zhì)量以及估算出承載力的大小。1、錘擊法方法原理

1）樁體缺陷檢測當(dāng)樁長遠(yuǎn)大于樁徑D<<L（通常L≥6D）時，樁體可視為一維彈性桿（什么叫一維彈性桿？）。彈性波（應(yīng)力波）在樁中傳播時，當(dāng)樁身、樁底的波阻抗發(fā)生變化會產(chǎn)生反射。一維桿應(yīng)力波波動方程彈性波在樁身中的傳播速度。其中，u為軸向位移，Vp為縱波速度?？紤]一定的邊界條件，解上式可得：

其中，t為P波的雙程垂直回聲時間，L為樁長。

在頻率域中，若已知樁底反射的頻率f1，則波的傳播速度還可寫為：

其中，，當(dāng)樁尖地基特別軟時，如摩擦樁；對于嵌入基巖的端承樁；當(dāng)樁底彈性固結(jié)時，介于1~2之間。

若樁體存在結(jié)構(gòu)缺陷如斷裂，則其斷裂位置距樁頂?shù)拈L度為：

其中，為斷裂面反射波的頻率。

在時域中上式可寫為：

其中，為斷裂面反射波的雙程回聲時間。

當(dāng)入射波在疏介質(zhì)→密介質(zhì)反射時，兩波

同相；

當(dāng)入射波在密介質(zhì)→疏介質(zhì)反射時，兩波

反相。

透射波的相位與入射波總相同。

顯然，對于一完整摩擦樁，其樁底反射的相位與入射波或激振信號的相位是相反的。檢測技術(shù)應(yīng)力波激發(fā)及在樁中的傳播振源：手錘錘擊樁端面。點(diǎn)振源傳播介質(zhì)：(所檢測的樁基）樁L遠(yuǎn)大于樁徑。傳播：應(yīng)力波以錘擊點(diǎn)為中心半球向外傳播，當(dāng)應(yīng)力波傳播至樁身一定距離S后（一般S>2D），波振面才近似為平面。此時手錘錘擊樁端認(rèn)為是應(yīng)力波在一維桿件中豎直方向傳播。利用應(yīng)力波在樁中傳播時，當(dāng)樁身的波阻抗發(fā)生變化會產(chǎn)生反射的原理，通過分析反射波的幅值、相位、到達(dá)時間，得出樁缺陷的大小、性質(zhì)、位置等信息，最終對樁基的完整性給予評價。應(yīng)力波在固定端完整樁中的傳播入射波與反射波反相應(yīng)力波在固定端完整樁中的傳播TVL樁底反射，與入射波反相嵌巖樁引起反射波的原因

樁底

截面發(fā)生變化

夾泥

離析

混凝土質(zhì)量變化

土層變化低應(yīng)變所能檢測到的現(xiàn)象低應(yīng)變不能檢測到的現(xiàn)象低應(yīng)變檢測的優(yōu)點(diǎn)低應(yīng)變檢測的局限快速檢測方法（50-200根/日）準(zhǔn)備簡便操作簡單經(jīng)驗(yàn)豐富不能提供單樁承載力對小缺陷靈敏度不高無法檢測樁底沉渣低應(yīng)變檢測系統(tǒng)--傳感器速度傳感器加速度傳感器低應(yīng)變檢測系統(tǒng)--組合手錘低應(yīng)變檢測系統(tǒng)--采集儀RSM—24FD分體機(jī)低應(yīng)變檢測系統(tǒng)--軟件簡介（主操作界面）樁身不同缺陷理論與實(shí)測波形分析樁身完整性類別判定樁身不同缺陷理論與實(shí)測波形分析樁身完整性類別判定樁身不同缺陷理論與實(shí)測波形分析樁身完整性類別判定樁身不同缺陷理論與實(shí)測波形分析樁身完整性類別判定樁身不同缺陷理論與實(shí)測波形分析樁身完整性類別判定實(shí)測曲線討論題：鋼筋混凝土做成的電解槽，呈U字型，長21m，寬6m。因地震原因，需檢測電解槽是否受損。用什么方法、如何檢測、可能遇到什么問題、如何解決、需要注意的問題？請寫出技術(shù)方案（方法、技術(shù)路線、公式、地球物理條件、檢測過程、數(shù)據(jù)處理、資料解釋、結(jié)論和建議、其它…等）

新型打樁分析儀PAX

基樁動測技術(shù)全球最重要的研發(fā)者和生產(chǎn)者——美國PDI公司最新推出的無線傳感器測試系統(tǒng)PAX，使得基樁動力荷載試驗(yàn)不再需要電纜與傳感器相連即可進(jìn)行采集數(shù)據(jù)。這個系統(tǒng)無需攜帶大量的電纜到工地，簡化了現(xiàn)場布置，并允許打樁分析儀遠(yuǎn)離試驗(yàn)樁較遠(yuǎn)距離。動力荷載試驗(yàn)可連續(xù)地、經(jīng)濟(jì)可靠地確定基樁承載力和完整性。對于打入樁，當(dāng)使用打樁分析儀監(jiān)測打樁應(yīng)力和打樁錘效能時，無線傳感器可避免吊裝過程中損壞電纜和傳感器，而且吊裝后不必為連接電纜攀爬導(dǎo)架，從而提高了操作的安全性優(yōu)點(diǎn)：寬帶數(shù)據(jù)傳輸；體積小便于攜帶，重量僅有約5公斤；8個數(shù)據(jù)采集通道和4個數(shù)據(jù)通道兩種類型；運(yùn)行在WindowsXP操作系統(tǒng)下，可采用本地Local模式，也可以采用遠(yuǎn)程通訊Remote模式；動測時，現(xiàn)場工程師可以實(shí)時訪問150多個參數(shù)，高應(yīng)變試驗(yàn)結(jié)束時可將實(shí)測信號和計算結(jié)果顯示在PAX屏幕上；在通訊Remote模式下，工程師使用PDA-W軟件采集數(shù)據(jù)可以遠(yuǎn)程實(shí)時全面監(jiān)測和分析。人

事

招

聘

銷售工程師：

本科，土木工程相關(guān)專業(yè)（工程物探、地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、巖土工程、結(jié)構(gòu)工程、路橋、水利、水電等），兩年以上工作經(jīng)驗(yàn)，性格開朗熱情，有良好的表達(dá)能力和溝通協(xié)調(diào)能力，有挑戰(zhàn)精神。

技術(shù)工程師：

碩士以上，土木工程（巖土工程、結(jié)構(gòu)工程）、水利水電工程、力學(xué)（巖土類）、地球物理、地質(zhì)勘探、道路交通工程、橋梁工程等相關(guān)專業(yè)，有土木工程檢測經(jīng)驗(yàn)。

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獲取詳細(xì)信息。七、常時微動的觀測與應(yīng)用為什么要進(jìn)行地震小區(qū)劃？--地震效應(yīng)的不均一性、同一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防的不合理性（財力浪費(fèi)）等，于是有了地震安全性評價常時微動(脈動)的觀測與應(yīng)用地基每時每刻都在作微小的振動-——微動，微動的幅度通常只有幾μm，一般不可能被人體所覺察微動原因自然原因：風(fēng)、雨、浪、火山活動等人為原因：工廠生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、建筑施工等通常將有特定振源微動稱為振動將無特定振源且周期較長（大于5s——小于0.2Hz）的微動稱作脈動脈動的范圍非常廣.有時在整個大陸地震觀測點(diǎn)上記錄都表現(xiàn)出非常相似的特點(diǎn)對于無特定振源周期又特別短(小于5s)的微動稱常時微動觀測研究地基(地表或地下)的常時微動,可以推斷地基的彈性(速度)構(gòu)造和振動特性1。測量方法與數(shù)據(jù)處理（1）測量方法一般采用固有周期為1s的速度型檢波器，體積大(幾公斤----十幾公斤）高層建筑及地基振動特性調(diào)查時，采用長周期檢波器（大于1s）

（2）數(shù)據(jù)處理方法

頻譜分析法：一般取10s為一時段，將明顯混入躁音的時間段剔除不用，這樣大致作20個時間段的功率譜取平均值，就能得到該觀測點(diǎn)的穩(wěn)定功率譜：（3）常時微動的變化規(guī)律與測量時的注意事項

對同一地點(diǎn)的常時微動觀測研究表明：白天振幅較大功率譜形狀復(fù)雜夜間（特別是午夜）功率譜的形狀幾乎沒有什么變化，較穩(wěn)定常時微動與氣象有一定關(guān)系：風(fēng)力強(qiáng)氣壓低時地表位移、波形優(yōu)勢周期顯著增大因此，為得到地基振動的可靠信息，測量應(yīng)該選擇在夜間及風(fēng)力弱時進(jìn)行，地點(diǎn)應(yīng)避開特定的振動源，選擇平坦地方安置檢波器測試儀器應(yīng)每年在標(biāo)準(zhǔn)振臺上進(jìn)行系統(tǒng)靈敏度系數(shù)的標(biāo)定，以確定靈敏度系數(shù)隨頻率變化的曲線

每個建筑場地的地脈動測點(diǎn)，不應(yīng)少于2個；根據(jù)工程需要也可增加當(dāng)記錄脈動信號時，在距離觀測點(diǎn)100m范圍內(nèi)，應(yīng)無人為振動干擾測點(diǎn)宜選在天然土地基上及波速測試孔附近，傳感器應(yīng)沿東西、南北、豎向三個方向布置地下脈動測試時，測點(diǎn)深度應(yīng)根據(jù)工程需要進(jìn)行布置脈動信號記錄時，應(yīng)根據(jù)所需頻率范圍設(shè)置低通道濾波頻率和采樣頻率，采樣頻率宜取50～100HZ，每次記錄時間不應(yīng)少于15min，記錄次數(shù)不得少于2次數(shù)據(jù)處理：宜作富氏譜或功率譜分析；

每個樣本數(shù)據(jù)宜采用1024個點(diǎn)；

采樣間隔宜取0.01～0.02s。

卓越頻率按下列規(guī)定確定：

按譜圖中最大峰值所對應(yīng)的頻率確定；

當(dāng)譜圖中出現(xiàn)多峰的峰值相差不大時，可在譜分析的同時，進(jìn)行相關(guān)或互譜分析，以便對場地脈動卓越頻率進(jìn)行綜合評價

脈動幅值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：

脈動幅值應(yīng)取實(shí)測脈動信號的最大幅值；

確定脈動信號的幅值時，應(yīng)排除干擾信號的影響。（4）實(shí)例：

該場地上部為粘土、粉土，屬于沖洪積盆地地貌，場地為填土，地表平坦。

進(jìn)行地脈動觀測使用的儀器由DJ-3型拾振器(自振周期為1秒)、DB-8型瞬態(tài)波形存貯器與計算機(jī)組合而成,數(shù)字輸出。采樣率為0.5ms，記錄長度每道為2k。DJ-3型拾振器經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)振動臺標(biāo)定，頻率范圍為1--75Hz。

微動觀測時間選擇在無風(fēng)天氣的夜間23點(diǎn)至第二天凌晨5點(diǎn)進(jìn)行，各測點(diǎn)均為三分量同時觀測，每個測點(diǎn)的記錄時間采取分段、多次重復(fù)觀測。由表得知，三個測點(diǎn)得到的地脈動周期比較一致，一般在0.192--0.175秒之間，根據(jù)規(guī)范，場地卓越周期在0.15S--0.4S之間,屬于Ⅱ--Ⅲ類場地土;

結(jié)合波速測試結(jié)果:在卵石層中,其橫波速度Vs的平均值在250m/s--500m/s之間,因此,該場地應(yīng)屬于Ⅱ類中硬場地土。測點(diǎn)觀測時間卓越周期(秒)水平分量垂直分量1午夜0.1920.1922午夜0.1820.1753午夜0.1850.1752、天然地震與常時微動

各種震源作用產(chǎn)生的波動，在傳播過程中必然要攜帶途中介質(zhì)特性的某些信息，因此，從天然地震的信息記錄中，也可以提取地基特性。設(shè)：

震源特性為S(ω)，

震源到基巖面的路徑傳播特性為P(ω)，

到達(dá)基巖面的地震波特性為I(ω),

表層地基的傳播特性為H(ω)，

地表觀測到的地震波為R(ω)，

即有：

I(ω)=S(ω)P(ω)

和R(ω)=H(ω)I(ω)1)將同一地點(diǎn)許多不同地震觀測波形疊加，則各個入射波由于特性各異而相互抵消，從而使地基特性H(ω)得以顯現(xiàn)；

2）研究對比表明，同一地點(diǎn)的地震波平均波譜和常時微動的頻譜一致性非常好。3、應(yīng)用（1）評價建筑物的抗震性能對建筑物（高層）逐層測量可得建筑物振動特性（優(yōu)勢周期、振幅）如果與該地天然地震主頻接近或一致——加固施工，提高優(yōu)勢頻（2）為抗震設(shè)計提供參數(shù)抗震設(shè)計地震響應(yīng)分析，需要“輸入地震波”——用以往地震觀測波形，考慮地基振動特性（測量），除去地基振動特性得到基巖入射波

（3）地震小區(qū)劃按測網(wǎng)測定，求各網(wǎng)優(yōu)勢周期，結(jié)合鉆孔、標(biāo)貫N制定標(biāo)準(zhǔn)，畫出區(qū)劃圖（4）在滑坡地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用劃分穩(wěn)定與活動地塊求滑動界面（不準(zhǔn)確）研究滑坡地區(qū)的物性（5）研究沙土液化（不成熟）幾點(diǎn)認(rèn)識

1．工程地球物理趨勢沿兩個方向發(fā)展：（地球）物理勘查：在一定范圍內(nèi)查清工程結(jié)構(gòu)（點(diǎn)、線、面、體）;工程質(zhì)量無損檢測：在小區(qū)域內(nèi)檢測工程質(zhì)量、病害區(qū)域;難度大、責(zé)任重2．

地球物理手段的優(yōu)勢是快速、無損、高效，并非代替鉆探，槽探，實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)。應(yīng)建立"系統(tǒng)"解決問題的綜合思路，而不僅僅依賴于一兩種“高科技