低應變反射波形曲線分析

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1、一、原理　　反射波法源于應力波理論，基本原理是在樁頂進行豎向激振，彈性波沿著樁身向下傳播。在樁身明顯存在波阻抗界面（如樁底、斷樁或嚴重離析等部位）或樁身截面積變化（如縮頸或擴頸）部位，將產(chǎn)生反身波。經(jīng)接收、放大濾波和數(shù)據(jù)處理，可識別來自樁身不同部位的反射信息。據(jù)此計算樁身波速、判斷樁身完整性和混凝土強度等級。當樁嵌于土體中，將受到樁周土的阻尼作用，樁的動力特性滿足一維波動方程。　　其波動方程為：■=■·■　　式中c是彈性波縱波傳播速度，它是由材料常數(shù)ρ和E所決定的常值：c2=■　　二、各種完整樁的波形　　灌注樁樁型一般分為兩種：摩擦樁、嵌巖端承樁?！?/p>

2、　　　圖1（a）完整樁波形；（b）摩擦樁波形；（c）嵌巖端　　1．當樁為摩擦樁時，樁身阻抗大于樁底持力層土層的阻抗，此時樁底反射波速度符號和入射波符合一致，樁底處反射波應力的速度的幅值低于入射波，隨著樁底土質(zhì)變軟（如樁底沉渣）樁底土的波阻抗變得更小，此時除樁底反射波速度符號和入射波符合一致外，反射波幅值也變大。當把樁底土波阻抗小到可以忽略時，則可有：下行的壓力波變上行拉力波，入射波全反射，質(zhì)點速度加倍（由此說明樁底反射波的幅值變得更大，人們可以利用它定性確定端承樁的沉渣厚薄）?！　?．當端承樁和嵌巖端承樁的樁底巖土波阻抗逐漸增大時，反射波的幅值變小，

3、若樁底巖土波阻抗大于樁身波阻抗時，此時樁底反射波符合與入射波反向（由此人們利用這一特征可以定性判斷樁尖打入堅硬持力層的程度及深度）?！　∪?、缺陷樁的波形曲線　　（一）施工中造成的斷樁波形圖2（a）深部斷樁波形；（b）中部斷樁波形；（c）淺部斷樁波形　　1．深部斷裂：近似于摩擦樁的沉渣樁樁底反射，有高幅值的樁間反射，反射波相位與初始入射波相同，往往可見到2次或3次，但按平均波速算樁長卻遠比設計樁長要短，或按設計樁長算波速遠大于一般樁的波速，如按常規(guī)公式2L/△t計算后得到的Vp達到4300m/s以上，這時就應該考慮到可能是樁基未打到設計的深度，或者是樁

4、在深部有斷樁現(xiàn)象　　2．樁中部斷裂：表現(xiàn)在反射波曲線的多次等周期衰減，反射曲線、反射子波的第一子波相位由于是高阻抗材料傳向低阻抗的水、空氣或充泥材料，故其相位與樁的初始入射波同相位，而后續(xù)波由于從低阻抗的軟材料進入高阻抗的硬材料，故其相位表現(xiàn)為與初始入射波相反。我們可以從各反射波的等距峰峰△f值來計算斷裂處的度?！　?．樁淺部斷裂：是指樁的斷裂部位在5m內(nèi)，這往往是由于機械開挖或開挖旁側(cè)堆土所致，它的反射波曲線表現(xiàn)形式與樁中間斷相似，但峰之間很密，幅更小，有時往往疊加在一個低頻包絡線上，這是由于受樁身下部的振動或工地50Hz低頻影響之故，此類波形的衰

5、減也很慢?！　。ǘ┏煽资鹿手性斐傻目s徑或擴徑　　1．縮徑：當樁身出現(xiàn)縮徑時，縮徑的上界面，其A1＞A2，由VR和VI同號，表現(xiàn)為反射波相位與初始入射波同向，但在縮徑的下界面，由于，VR和VI為反向，故后續(xù)反射波的相位與初始入射波相反。此類由于縮徑引起的反射波由于界面波阻抗差異大，故反射波形清晰、完整而直觀，如嚴重縮徑者可見到多次反射波。　　2．擴徑：擴徑樁所引起界面反射波的特征與縮徑相反，當擴徑的上界面波入射后，表現(xiàn)為，壓縮波表現(xiàn)為拉伸波，VR與VI相差一個負號，故第一反射波與初始入射波相反號；當應力波進入擴徑的第二界面即底界面時，VR和VI同號，

6、反射波的后續(xù)波與初始入射波表現(xiàn)為同方向，但由于擴徑的形態(tài)各有不同，其反射波的表現(xiàn)也將有差異，在嚴重擴徑時，也會見到多次反射，而往往下界面的同向反射波表現(xiàn)得更清晰一些。???圖3（a）縮徑樁波形；（b）擴徑樁波形　?。ㄈ┕嘧⒉划斣斐煽斩?離析樁　　　　　　圖4（a）空洞樁波形；（b）離析樁波形　　1．空洞樁：對于空洞樁，由于空洞上界面是從樁身材料高波阻抗Z1傳向低波阻抗Z2的土層中，故樁間的第一反射波相位與入射波同向，但空洞的下端由于軟材料低阻抗Z1進入硬材料（樁體）高波阻抗Z2，故其后續(xù)波的相位與樁初始入射波反向。對于此類缺陷因空洞的范圍大小，而直

7、接影響反射波幅值，但均可見到樁底反射。　　2．離析樁：樁間出現(xiàn)離析或膠結(jié)不良的缺陷，從理論上分析與縮頸的類似，即在離析的第一界面反射波的相位與初始入射波相位相同，而在離析的底界面的反射波與初始波相位相反，但由于離析的程度差異及材料密度的不同，往往會引起應力波在這缺陷層面和層間的復雜反射、折射、透射和散射，表現(xiàn)在層間的能量的強吸收，因此在反射波形上表現(xiàn)為波幅值降低，波形較亂，甚至于找不出明顯的同向和反向的子波。　　四、結(jié)論　　低應變波反射法在建筑工程中的得到了廣泛的應用，本文是對大量工程實踐總結(jié)的結(jié)果，這些曲線可以為我們樁基檢測人員提供參考。由于樁及樁

8、周圍巖石的關(guān)系復雜，在實際檢測過程不可盲目照搬，還應根據(jù)不同的情況進行判斷。