低應(yīng)變反射波法

1、低應(yīng)變反射波法一、低應(yīng)變反射波法的基本原理    低應(yīng)變反射波法是以一維彈性桿平面應(yīng)力波波動(dòng)理論為基礎(chǔ)的。將樁身假定為一維彈性桿件（樁長>>直徑），在樁頂錘擊力作用下，產(chǎn)生一壓縮波，沿樁身向下傳播，當(dāng)樁身存在明顯的波阻抗Z變化界面時(shí)，將產(chǎn)生反射和透射波，反射的相位和幅值大小由波阻抗Z變化決定。    樁身波阻抗Z由樁的橫截面積A、樁身材料密度等決定:Z=CA    假設(shè)在基樁中某處存在一個(gè)波阻抗變化界面，界面上部波阻抗Z1=1C1A1，上部波阻抗Z2=2C2A2。

2、    當(dāng)Z1=Z2時(shí)，表示樁截面均勻，無缺陷。    當(dāng)Z1>Z2時(shí)，表示在相應(yīng)位置存在截面縮小或砼質(zhì)量較差等缺陷，反射波速度信號與入射波速度信號相位一致。    當(dāng)Z1<Z2時(shí)，表示在相應(yīng)位置存在擴(kuò)徑，反射波與入射波速度信號相位相反。    當(dāng)樁身存在缺陷時(shí)，根據(jù)缺陷反射波時(shí)刻與樁頂錘擊觸發(fā)時(shí)刻的差值t和樁身傳播速度C來推算缺陷位置Lx:    Lx=t·C/2二、低應(yīng)變

3、反射波法的幾個(gè)建議    1、樁頭    直接在素混凝土（浮漿）上進(jìn)行測試，結(jié)果無論怎么改變傳感器以及傳感器的安裝，無論怎么改變振源，測試信號都不理想，往往在測試信號的淺層部位存在較嚴(yán)重的反向脈沖。一般情況下，樁頭的處理以露出新鮮含骨料的混凝土面為止，而且要盡量平整、干凈（樁頭不要破碎、不要有雜物、不要有水）；這可以通過隨身攜帶鑿子以鑿平安裝點(diǎn)和錘擊點(diǎn)或委托施工方在測試前幫忙進(jìn)行樁頭處理，這樣有利于傳感器的安裝和力棒的錘擊。    2、傳感器   

4、; 傳感器的安裝對現(xiàn)場信號的采集影響較大，理論上傳感器越輕、越貼近樁面、與樁面之間接觸剛度越大，傳遞特性越好，測試信號也越接近樁面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)。所有動(dòng)測均要求如此。    對實(shí)心樁的測試，傳感器安裝位置宜為距樁心2/33/4半徑處；對空心樁的測試，錘擊點(diǎn)與傳感器安裝位置宜在同一水平面上，且與樁中心連線形成90°夾角，傳感器安裝位置宜為樁壁厚的1/2處。    傳感器的安裝技巧以及耦合劑的選擇對加速度計(jì)和高阻尼速度計(jì)很重要。安裝之前，應(yīng)找到1-2塊平整面(不太平整時(shí)可用斧頭、鑿子等工具修理或用調(diào)好的

5、石膏填充)；安裝面有灰時(shí)，應(yīng)吹盡、揉盡或洗盡以確保安裝時(shí)粘接緊密。    樁頭不平時(shí)，以石膏安裝最好。稠度低的黃油、油性橡皮泥、粘性低的口香糖和泡泡糖、顆粒粗的粘土均不能使用。有一種罐裝橡皮泥彈性太好，用它安裝傳感器往往有寄生振蕩存在，不少人吃過這方面的虧，下列幾種耦合劑值得選用：牙膏：干凈方便、快速實(shí)用；黑色黃油（或粘性好的黃油）或凡士林：粘性好的黃油經(jīng)濟(jì)實(shí)用，但太臟，夏天效果亦不甚理想；凡士林經(jīng)濟(jì)實(shí)用，較干凈；粘性好、彈性差的橡皮泥，以捏成團(tuán)用力扔到墻上不掉下為選擇標(biāo)準(zhǔn)；石膏：較適合于不平整的樁頭；口香糖：用口加工后使用。  &#

6、160; 可以多置粘接劑于安裝面，然后單方向用力旋轉(zhuǎn)傳感器，使其緊貼安裝面。加速度計(jì)的質(zhì)量較輕，安裝后應(yīng)防止傾倒，石膏粘接時(shí)還應(yīng)待其凝固。傳感器是否裝好，可用彈指方式判斷，如果彈敲側(cè)面(勁不可太大)紋絲不動(dòng)，說明已經(jīng)裝好。打眼安裝速度計(jì)時(shí)，不要將孔中的灰吹掉，應(yīng)恰到好處地將錐形桿盡量全部楔入，并利用砼灰耦合用力單方向旋轉(zhuǎn)，直至牢固時(shí)為止。    有的測試人員為了測試簡便，經(jīng)常不用耦合劑或少用耦合劑，致使耦合劑的作用減少或消失，導(dǎo)致測試信號振蕩很明顯，不利于對基樁的分析判斷，這樣是不可取的。    傳感器經(jīng)

7、安裝后，一般存在諧振，精確測量幅值時(shí)，其測試范圍往往取至安裝諧振頻率的1/3乃至1/5以下。以加速度計(jì)為例，如其安裝諧振頻率為14kh，則頻率上限只能達(dá)到3-4kh。由于樁基動(dòng)測對幅值的定量要求不高，可以放寬限度，但也絕不能使諧振頻率接近甚至位于要求的頻率范圍內(nèi)。然而，地震檢波器的使用者卻不同程度地犯了這個(gè)錯(cuò)誤，以28hz和38hz的速度檢波器為例，研究表明，當(dāng)錐形桿被手按于混凝土表面，且用鐵錘激發(fā)時(shí)，諧振頻率在830hz左右；通過鉆孔方式將錐形桿緊緊地全部插入孔中或取下錐形桿用石膏粘固在混凝土表面時(shí)，如用鐵錘敲擊，諧振頻率多在1200hz以上，此時(shí)如用尼龍錘或鐵錘墊橡皮等低頻錘敲擊則可完全排

8、除安裝諧振頻率的影響。顯而易見，正確安裝方式應(yīng)以后者為宜。    理論推導(dǎo)表明，傳感器的安裝諧振頻率與傳感器的安裝剛度和傳感器底座質(zhì)量有關(guān)。一般可以減化理解為：安裝剛度越高，基座質(zhì)量越小，安裝諧振頻率就越高，而安裝剛度與安裝的松緊程度、傳遞桿（錐形桿）長短有關(guān)。正因如此，一般要求取消錐形桿（或全部埋入被測連續(xù)介質(zhì)中），也要求傳感器基座越輕越好。對于位移型慣性傳感器而言（如速度計(jì)），安裝諧振頻率有f1，f2兩個(gè)，f1比傳感器的自然諧振頻率還低，在40Hz以內(nèi)，一般對測試沒有影響；f2即是所講安裝諧振，處理較好時(shí)應(yīng)在1200Hz以上。加速度型慣性傳感器也有兩

9、個(gè)安裝諧振頻率，但均位于高頻段，引起我們關(guān)注的是第一諧振頻率，處理較好時(shí)在大幾千赫茲至幾萬赫茲變化，但是，如用彈性較好的橡皮泥安裝將只有1-2kHz。    在對基樁進(jìn)行低應(yīng)變反射波法測試時(shí)選用速度或加速度傳感器。其中速度計(jì)在低頻段的幅頻特性和相頻特性較差，在信號采集過程中，因擊振激發(fā)其安裝諧振頻率，而產(chǎn)生寄生振蕩，容易采集到具有振蕩的波形曲線，對淺層缺陷反應(yīng)不是很明顯。同速度計(jì)相比，加速度計(jì)無論是在頻響特性還是輸出特性方面均具有巨大優(yōu)勢，并且它還具有高靈敏度的優(yōu)點(diǎn)，因此用高靈敏度加速度計(jì)測試所采集到的波形曲線，沒有振蕩，缺陷反應(yīng)明顯。所以建議在對基樁進(jìn)

10、行低應(yīng)變反射波法測試時(shí)選用高靈敏度加速度計(jì)檢測。    理論上講位移計(jì)型慣性傳感器包括速度計(jì)（所謂高阻尼速度計(jì)和地震檢波器）的高頻部分是完全滿足應(yīng)力波反射法測試要求的，但由于生產(chǎn)工藝等方面的原因，其高頻部分往往受到很大的限制，有的僅幾百赫茲，最高一般亦在2kHz左右會(huì)掉下來。在現(xiàn)場測樁時(shí)，傳感器的安裝剛度又會(huì)導(dǎo)致安裝諧振的出現(xiàn)，進(jìn)一步使傳感器的可測范圍變窄，那么怎樣判斷傳感器的優(yōu)劣呢？    利用牙膏、石膏、黃油、橡皮泥等粘接劑將不含錐形桿的速度計(jì)緊緊地粘貼在被正確清理干凈，滿足測試要求的樁頭上或用沖擊電錘打孔，將

11、有錐形桿的速度計(jì)牢牢地插入孔中，確保安裝方法正確后，利用小鐵錘直接敲擊砼表面，儀器的模擬濾波檔置2.5kHz以上。對被測信號進(jìn)行譜分析，如果此樁兩米內(nèi)沒有毛病，其幅值譜最高峰（一般為傳感器的安裝諧振峰）頻率大于1200Hz，此傳感器即可滿足測試要求。頻率越高在以后的測試過程中淺部測試效果將越好；分析幅值譜的低頻部分(固有頻率以下)還可判斷出低頻特性的好壞。換用低頻錘，如力棒、尼龍錘(樁頭再墊層橡皮更好)或鐵錘汽車外胎墊測試，如無振蕩或振蕩很小，這類傳感器將更好。如果傳感器的諧振峰僅幾百赫茲，用低頻錘時(shí)又不能消振，那么這種傳感器是滿足不了測試要求的。    

12、;需要指出的是，這種測試方法與樁頭強(qiáng)度、砼齡期、淺部缺陷以及安裝緊湊程度很有關(guān)系，以預(yù)制樁樁頭測試效果最好，而如果在素混凝土上測試，效果將最差，最不能說明問題。速度計(jì)是自生電動(dòng)勢型的，雖然價(jià)格低廉，但也應(yīng)注意保護(hù)，一般的保護(hù)方法是將其輸出端短路或兩個(gè)傳感器對接。開路貯放將減少傳感器壽命，是不合適的。測樁界較流行的速度計(jì)：靈敏度大約為280mV/cm/s，固有頻率：1028Hz，阻尼系數(shù)=0.61.0。    如果判斷速度計(jì)測試效果的好壞？從傳感器頻響，特別是安裝后的頻響特性來考慮，速度計(jì)用于測樁是應(yīng)當(dāng)慎重的，因此從某種意義上講，提高速度計(jì)的安裝剛度，降低

13、安裝質(zhì)量從而整體提高安裝諧振頻率，延拓其測試帶寬是速度計(jì)測樁的關(guān)鍵，或者說安裝諧振頻率的大小是用于判斷速度計(jì)測試效果好壞的主要指標(biāo)。使用鐵錘敲擊，如果速度計(jì)的諧振頻率低于1200Hz，便不合要求，高于1500Hz非常理想。除使用的速度傳感器有問題外，諧振頻率低的原因均與樁頭處理及安裝技巧有關(guān)。    進(jìn)一步用低頻錘測試（過低頻率不好），如無振蕩，那么本次測試的效果無論是有振蕩的信號（主頻大于1200Hz），還是沒振蕩的信號都滿足要求，前者經(jīng)數(shù)字濾波處理會(huì)得到與后者完全相同的效果。在判斷諧振效果的同時(shí)，還應(yīng)判斷信號中有無50Hz干擾，對信號進(jìn)行譜分析，觀察

14、50Hz左右是否有共振峰存在，如有應(yīng)予以排除，否則測試效果較差，不利于分析。    什么時(shí)候需要用加速度計(jì)復(fù)測？筆者建議大家長期用加速度計(jì)測樁，本條目專就喜歡用速度計(jì)的人士而言。測試40米以下部位缺陷或樁底反射時(shí)需要用加速度計(jì)，因?yàn)樗俣扔?jì)在低頻段幅頻特性和相頻特性均較差。分析速度計(jì)測試信號的幅值譜，當(dāng)感覺到800Hz以上的頻率成份不好解釋或不正常時(shí)，一般往往意味著存在淺部缺陷，需要用加速度計(jì)復(fù)測驗(yàn)證。如若要進(jìn)行低應(yīng)變曲線擬合分析，速度計(jì)測試信號將無法使用，必須使用加速度計(jì)測試。速度計(jì)測試信號中的振蕩不好解釋或無法消除時(shí)必須用加速度計(jì)復(fù)測。 &#

15、160;  加速度計(jì)無論是在頻響特性還是輸出特性方面均有巨大優(yōu)勢，更適合于低應(yīng)變測樁，但什么樣的加速度計(jì)更適合于使用呢？    從國際上流行的趨勢看，大家都傾向于選擇內(nèi)裝式加速度計(jì)，因?yàn)檫@種傳感器無電荷放大器約束，頻響更寬，由于已變成電壓量和低阻輸出，對聯(lián)線要求低，更適合于野外工程需要，也更便于人們對聯(lián)線進(jìn)行加固處理。巖海公司已將國產(chǎn)的這類傳感器作為主選傳感器之一推薦使用。這類傳感器有時(shí)會(huì)出現(xiàn)阻塞或基線漂移，正常情況下，靈敏度不可太高，測試時(shí)亦以低頻錘為宜。內(nèi)裝式加速度計(jì)要求主機(jī)提供直流電源，主機(jī)濾波檔不宜低于2.5k。除靈敏度極低或

16、高頻嚴(yán)重不夠以外，電荷輸出型加速度一般都滿足測試要求，以1200pc/g的高靈敏度加速度計(jì)為例，它的低頻特性相當(dāng)好，對振源的要求也相對弱很多，用于測樁時(shí)不失為一種好的傳感器，但是這種傳感器當(dāng)振源強(qiáng)烈時(shí)，容易得到削波信號（不能被積分），用于測試淺部缺陷時(shí)，高頻部分也可能略顯不夠（盡管如此，也比速度計(jì)強(qiáng)）。電荷輸出型加速度計(jì)為高阻輸出型，必須使用電荷放大器、低噪聲電纜線和專門接頭，這些都是它的不利因素，接頭部分極易脫開，電荷放大器的應(yīng)用和外殼即是信號地的方式也不利于干擾的防治?，F(xiàn)場測試時(shí)電荷放大器和主機(jī)的低通濾波器不能低于2.5k，高通以0.1Hz以下為宜。   &#

17、160;對于內(nèi)裝式加速度計(jì)而言，如用于普通中短樁測試以100mV/g為宜，而若用于25m以上的長大樁深部和樁底則宜用500mV/g的。    如何判斷加速度計(jì)的好壞？加速度計(jì)的好壞，主要指其頻響特性、漂移特性、量程、靈敏度、分辨率以及穩(wěn)定性等方面。穩(wěn)定性主要觀察加速度計(jì)及其聯(lián)線是否抗拉、抗折、抗沖擊、耐用，這里要注意，一般加速度計(jì)，尤其內(nèi)裝式加速度計(jì)抗沖擊有限，抗不住幾米高跌落至水泥地面的撞擊；加速度計(jì)的頻響特性一般均能滿足測樁要求，但較高靈敏度（1500pc/g）、低頻特性較好的加速度計(jì)，其高頻截止頻率未必能滿足測樁上限要求；由于儀器量程（±

18、5V）限制了傳感器的測量范圍，傳感器的量程和靈敏度可以作為同一指標(biāo)考慮，一般要求傳感器量程須達(dá)50g（對應(yīng)靈敏度100mV/g）方可滿足正常測量，顯然高靈敏度的傳感器是難以滿足此項(xiàng)要求的，但是在長樁樁底的分辯方面，高靈敏度加速度計(jì)卻具有更大的優(yōu)勢, 對于這類樁，同時(shí)備有普通靈敏度的加速度計(jì)和高靈敏度加速度計(jì)（500mV/g或1500pc/g）不失為一種好的辦法，其中后者專用于測長樁樁底和深部缺陷。將儀器的采樣間隔打至200us，傳感器良好地固接在一大基座（寬而厚實(shí)的水泥墩）上，用錘輕擊基座，觀察儀器記錄的原始記錄，如尾部（200ms以后）信號的幅值能限制在1mV以內(nèi)，該傳感器的漂移特性和分辨率

19、方面即能滿足要求，而且幅值越低，分辨率越高，越能檢測到長樁樁底和深部缺陷。    3、擊振點(diǎn)及擊振方式的選擇    擊振信號的強(qiáng)弱對現(xiàn)場信號的采集同樣影響較大，對實(shí)心樁的測試，擊振點(diǎn)位置應(yīng)選擇在樁的中心；對空心樁的測試，錘擊點(diǎn)與傳感器安裝位置宜在同一水平面上，且與樁中心連線形成90°夾角，擊振點(diǎn)位置宜在樁壁厚的1/2處。    經(jīng)常有測試人員拿把小錘去測長大樁，并反映很難測到樁底反射。按以上的原理，這樣的測法是不正確的。由于小錘重量小、能量小、脈沖窄、頻率高、衰減快

20、，因此信號在樁身中傳播有可能未到樁底就衰減完或即使傳到樁底反射回來的信號也很微弱極難分辨。相應(yīng)樁底反射回來的信號太弱，另外錘輕頻率高，而信號頻率越高樁土阻尼越大，反射回來的信號極難辨識，測試結(jié)果信噪比不夠，真實(shí)信號被噪聲淹沒，在這種基礎(chǔ)上進(jìn)行指數(shù)放大，企望得到樁底反射，大多數(shù)情況下是徒勞的。    對長大樁測試一般應(yīng)當(dāng)用力棒或大鐵球或擊振，其重量大、能量大、脈沖寬、頻率低、衰減小，適宜于樁底及深部缺陷的檢測，樁底及深部缺陷的信號反射較強(qiáng)烈。但由此很容易代來淺層缺陷和微小缺陷的誤判和漏判。當(dāng)根據(jù)信號發(fā)現(xiàn)淺層部位異常時(shí)，建議用小釘錘或鋼筋進(jìn)行擊振，因其重量小

21、、能量小、脈沖窄、頻率高，可較準(zhǔn)確的確定淺層缺陷的程度和位置。    有RS儀用戶曾用力棒得到1.2m，l=68m的樁底反射，據(jù)反映，也有RS儀用戶用大鐵球得到了1.5，l=80m鉆孔灌注樁樁底反射。巖海公司新近改進(jìn)后的力棒錘體3-10kg，基本含蓋了各種樁型完整性檢測需要。    安裝面、擊振點(diǎn)、激振方式的選擇與優(yōu)劣判斷！選擇多個(gè)安裝面和擊振點(diǎn)非常必要，淺部缺陷反射的應(yīng)力波大小與敲擊點(diǎn)和安裝點(diǎn)很有關(guān)系，當(dāng)發(fā)現(xiàn)淺部有缺陷時(shí)，應(yīng)盡量在各個(gè)方位測試一下。多點(diǎn)選擇還有利于排除鄰近安裝與敲擊點(diǎn)的局部微小缺陷和其它因素引起的

22、干擾。大多數(shù)情況下，現(xiàn)場測試時(shí)，最好選擇兩個(gè)以上安裝面，樁頭較差或信號不一致時(shí)更應(yīng)如此。振源對測試效果的影響也很大，一般來說，錘越重，接觸面積越大，材料越軟，提升高度越低，樁頭齡期越短，敲擊越正，振源頻率就越低。對比表明，鐵錘直接敲擊效果最差，采用軟激發(fā)方式效果較好，當(dāng)然，太軟的激發(fā)方式會(huì)因波長過大、分辨率偏低、形成繞射而導(dǎo)致淺部缺陷和微小缺陷的漏判（單純使用力棒或橡皮錘易犯這種錯(cuò)誤）。    振源主頻和振幅是衡量激振效果的兩個(gè)主要指標(biāo)，振源主頻和振幅過高，加速度計(jì)的輸出特性容易惡化，信號出現(xiàn)漂移；速度計(jì)則很可能會(huì)激發(fā)其安裝諧振頻率，產(chǎn)生寄生振蕩。絕大多

23、數(shù)速度計(jì)使用者提交的振蕩曲線和加速度計(jì)使用者提交的不歸零速度曲線多半是這樣造成的。雖然對于速度計(jì)而言，只要后處理得當(dāng)，使用鐵錘未償不可，但實(shí)際上，無論哪種傳感器，仍以低頻振源為宜，長樁或深部缺陷用力棒檢測，樁越長、缺陷越深，力棒重量就應(yīng)越大；一般部位則應(yīng)用尼龍錘或鐵錘墊橡皮測試；當(dāng)發(fā)現(xiàn)淺部異常時(shí)，最好用小質(zhì)量鐵錘甚至鋼筋敲擊，借以進(jìn)一步確定淺部缺陷的程度與部位。    采用鐵錘墊的方式測試時(shí)，硬橡膠墊是不適宜的，只有彈性好、強(qiáng)度高的橡膠墊（如汽車外胎皮）好用，太小的橡膠墊容易反彈，在橡膠墊的厚薄選擇時(shí)，應(yīng)自薄而厚地改變，以恰好消除速度信號振蕩為宜，墊墊的

24、最大弱點(diǎn)是頻繁改變敲擊點(diǎn)較麻煩。    4、樁周土層的影響    在對基樁進(jìn)行低應(yīng)變反射波法測試時(shí)，要充分考慮到樁周土層對所采集波形曲線的影響。檢測人員往往只注意到樁身波阻抗變化造成的信號反射，而忽略了應(yīng)力波在樁身中傳播時(shí)，不僅受到樁身材料、剛度及缺陷的影響，還受到樁周土層的土模量大小的影響。當(dāng)樁周土從軟土層變化到硬土層時(shí)，采集的波形曲線會(huì)在相應(yīng)位置處產(chǎn)生類似擴(kuò)徑的反射波，而當(dāng)樁周土從硬土層變化到軟土層時(shí)，采集的波形曲線會(huì)在相應(yīng)位置處產(chǎn)生類似縮徑的反射波。如果不考慮樁周土對采集波形曲線的影響，不了解樁側(cè)的地質(zhì)情況，

25、容易對基樁產(chǎn)生誤判。    5、波形指數(shù)放大的優(yōu)缺點(diǎn)    在現(xiàn)場信號采集過程中，樁底反射信號不明顯的情況經(jīng)常發(fā)生，這時(shí)指數(shù)放大是非常有用的一種功能，它可以確保在樁頭信號不削波的情況下，使樁底部信號得以清晰地顯現(xiàn)出來。這一點(diǎn)對于16位A/D轉(zhuǎn)換的測樁儀尤為重要（8位A/D者意義不大）。筆者曾有2030倍的放大記錄。    但往往有人對指數(shù)放大不以為然，認(rèn)為它將使波形失真，過份突出了深部的缺陷，這種觀點(diǎn)有一定道理，錯(cuò)誤的指數(shù)放大方式甚至可能會(huì)人為地造出一個(gè)樁底反射！但是如果應(yīng)用

26、者充分結(jié)合原始曲線、線性放大和指數(shù)放大分析，或者僅將指數(shù)放大作為顯示深部缺陷和樁底的一個(gè)手段，它的缺陷還是不難克服的。    6、濾波的影響    濾波是波形分析處理的重要手段之一，是對采集的原始信號進(jìn)行加工處理，它是為了將測試信號中無用的或次要成分的波濾除掉，使波形更容易分析判斷，在實(shí)際工作中，多采用低通濾波，而低通濾波頻率上限的選擇尤為重要，選擇過低，容易掩蓋淺層缺陷，選擇過高，起不到濾波的作用。    對于速度計(jì)的安裝諧振振蕩而言，恰當(dāng)?shù)臄?shù)字濾波可以與之互補(bǔ)，從而延拓傳

27、感器的使用頻率范圍，因此對于這種信號的數(shù)字濾波方式，以在頻域分析的基礎(chǔ)上，恰好濾去安裝諧振場振蕩的原則?？梢酝ㄟ^比較濾波前后幅值譜曲線的方式來驗(yàn)證濾波恰當(dāng)否，但一般來說以選擇安裝諧振峰左側(cè)第一谷處頻率作為低通截止頻率為宜，大體上速度計(jì)的該頻率不宜低于800Hz；數(shù)字濾波也可以用于加速度計(jì)，使用原則與速度計(jì)一樣，但其濾波宜在積分后進(jìn)行，且不宜低于1500Hz，數(shù)字平滑雖與濾波功能近似，但也不能完全對等，用于加速度計(jì)的積分信號較為理想，一般以正好消去高頻毛刺為原則。    7、對砼強(qiáng)度的判斷    低應(yīng)變反射波法測出的

28、波速為整樁的平均波速，其準(zhǔn)確性依賴準(zhǔn)確的樁長和樁底反射時(shí)間，波速與砼強(qiáng)度之間沒有一一對應(yīng)的關(guān)系，因此不能給出每根樁對應(yīng)的砼強(qiáng)度，但是我們可以根據(jù)同一工程所有測試樁的波速平均值來估計(jì)砼強(qiáng)度等級。    有相關(guān)性，呈正相關(guān)關(guān)系，但不是一一對應(yīng)關(guān)系，也不是線性關(guān)系。    因地區(qū)不同而不同，和粗骨料等有關(guān)系。    自由樁試驗(yàn)結(jié)果（粗骨料：武漢地區(qū)的石料）僅供參考    1，電線桿：41004650m/s   &

29、#160;  2，標(biāo)稱C60、C80 PHC 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁： 41004200m/s    3，標(biāo)稱C25C30 預(yù)制方樁：3700m/s左右    對于同一根樁，檢測方法不同，波速關(guān)系如下：    聲波透射法波速 > 低應(yīng)變實(shí)測波速 > 高應(yīng)變實(shí)測波速。    超聲波檢測混凝土強(qiáng)度的方法和聲波透射法基本一致。    8、聯(lián)線接頭及信號線的保護(hù) 

30、60;  儀器與傳感器之間通過聯(lián)線進(jìn)行連接，接頭部位是最容易出問題的地方，無論是傳感器接頭、信號線接頭和電源線接頭，都存在硬軟交接現(xiàn)象，一般均通過焊接、硅膠和線卡固定，承重能力和抗折拉能力較差，因此對于這些部位在加強(qiáng)銜接、增大接觸部位摩擦力、延長硬軟變換緩沖帶（一般由廠家負(fù)責(zé)）的同時(shí)，實(shí)際使用過程中，應(yīng)盡量避免承重和大力折拉，轉(zhuǎn)場時(shí)應(yīng)用手握住傳感器，如果將傳感器吊在半空，極容易導(dǎo)致接頭處脫落。信號線除重點(diǎn)保護(hù)接頭外，自身的老化和折拉變形也會(huì)嚴(yán)重降低壽命和使用的可靠性，貯存和裝箱時(shí)信號線不應(yīng)長期處于折拉狀態(tài)，也不應(yīng)長期與易腐蝕物質(zhì)相處，泥砂、鹽堿、污漬應(yīng)及時(shí)清洗，利用小型轆轤

31、或線盤收放信號線是合適的，現(xiàn)場測試時(shí)，還應(yīng)盡量避免大力牽拉和甩動(dòng)信號線；為防止行人拌動(dòng)，信號線接頭部的前端務(wù)必固定。一旦絕緣電阻降低或接觸不良以至無法使用的信號線最好棄舊購新。對于速度計(jì)而言，普通（橡膠外套含雙屏蔽的）音頻線可以代用。加速度計(jì)必須購買低噪聲電纜線，接頭也必須用專門工具安裝，非常麻煩。正因如此，現(xiàn)場保護(hù)聯(lián)線和接頭十分重要。    實(shí)際使用中，一些人員忽略了對聯(lián)線和接頭的保護(hù)，往往造成信號線的損壞，然后自行聯(lián)接信號線，并用普通電工用黑紗布進(jìn)行包箍，實(shí)測結(jié)果表明，在潮濕地區(qū)它們均存在嚴(yán)重的干擾，拆開后發(fā)現(xiàn)，絕大部分被包箍的線頭均存在不同程度的銹

32、蝕，這說明普通電工紗布不能防水，因而在野外工程試驗(yàn)中也不能起到較好的絕緣作用。因此應(yīng)該說，單純用這類紗布包線不合適甚至適得其反的。    正確的處理辦法是選用防水絕緣膠布包箍連接部位，正確的接線方式應(yīng)當(dāng)如下：焊好芯線和屏蔽線，各自裹數(shù)層絕緣防水膠布。在二線的外邊，屏蔽層未達(dá)到的部位包一層錫箔紙，然后再用防水膠和黑紗布箍緊。打結(jié)或其它辦法處理，提高連接處的抗拉能力。低噪聲電纜線連接更加麻煩，一般盡量不要增加中間環(huán)節(jié)，一根線捅到底最好。    9、儀器自觸發(fā)、不觸發(fā)的檢查    

33、經(jīng)常有測試人員反映RSM24FD浮點(diǎn)工程動(dòng)測儀老是自觸發(fā)，有時(shí)又不觸發(fā)，事后檢查，儀器沒有任何毛病，工作狀態(tài)一切良好，那么到底應(yīng)當(dāng)怎樣檢查儀器的觸發(fā)是由儀器故障還是傳感器故障還是聯(lián)接電纜故障造成的呢？    首先談?wù)剛鞲衅鞴收蠈x器觸發(fā)的影響：    速度計(jì)用萬用表測量其內(nèi)阻一般在500-600之間。當(dāng)速度計(jì)內(nèi)阻為0（即短路）時(shí)，儀器采樣時(shí)應(yīng)不觸發(fā)；當(dāng)速度計(jì)內(nèi)阻為無窮大（即開路）時(shí)，儀器采樣時(shí)應(yīng)自觸發(fā)。    加速度計(jì)用萬用表很難測量其內(nèi)阻阻值。但當(dāng)加速度計(jì)內(nèi)阻為0（即短路）

34、時(shí)，儀器采樣時(shí)應(yīng)自觸發(fā)；當(dāng)加速度計(jì)內(nèi)阻為無窮大（即開路）時(shí)，儀器采樣時(shí)應(yīng)該不觸發(fā)。    其次談?wù)劼?lián)接電纜故障對儀器觸發(fā)的影響：    當(dāng)速度計(jì)聯(lián)接電纜中信號線短路時(shí)，儀器采樣時(shí)應(yīng)該不觸發(fā)；當(dāng)速度計(jì)聯(lián)接電纜中信號線斷開時(shí)，儀器采樣時(shí)應(yīng)該自觸發(fā)。    當(dāng)加速度計(jì)聯(lián)接電纜中信號線短路時(shí)，儀器采樣時(shí)應(yīng)該自觸發(fā)；當(dāng)加速度計(jì)聯(lián)接電纜中信號線斷開時(shí)，儀器采樣時(shí)應(yīng)該不觸發(fā)。    那么當(dāng)儀器出現(xiàn)自觸發(fā)或不觸發(fā)現(xiàn)象時(shí)，我們首先應(yīng)將傳感器及其聯(lián)接電纜聯(lián)

35、接到其它的相應(yīng)通道上測試，看是否有同樣的現(xiàn)象發(fā)生，若沒有同樣的現(xiàn)象發(fā)生則表示前面那個(gè)通道出現(xiàn)問題，此時(shí)按RSM動(dòng)測儀說明書上的聯(lián)接圖，量一量六合一接頭聯(lián)線相應(yīng)通道的兩根信號線是否通斷或是否短路開路，若聯(lián)線有問題可修理六合一接頭聯(lián)線或另購一根，若聯(lián)線沒有問題則表示儀器相應(yīng)通道出現(xiàn)故障。若接到其它的相應(yīng)通道上測試，仍出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象，則有可能是傳感器及其聯(lián)接電纜出現(xiàn)故障，也有可能是儀器的幾個(gè)通道都出現(xiàn)故障，按上面的方法用萬用表對傳感器及其聯(lián)接電纜進(jìn)行測試，若有問題則對傳感器及其聯(lián)接電纜進(jìn)行修理或另購，此時(shí)最好用一正常的傳感器及聯(lián)接電纜對儀器測試一下；若傳感器及其聯(lián)接電纜沒有問題，則表示儀器的所有通道

36、都出現(xiàn)故障，必須進(jìn)行修理。    10、時(shí)域、頻域分析    如何利用頻域分析判斷樁身完整性？先將時(shí)域信號進(jìn)行適當(dāng)壓縮，然后作幅值譜（加速度信號系數(shù)為積分譜），確保頻域曲線的分辨率。其次，排除干擾峰，一般來說，高頻端（谷側(cè)）如凸顯單一高峰，而測試系統(tǒng)又有出現(xiàn)安裝諧振之可能，那么該峰當(dāng)為安裝諧振峰，一般來說，此峰屬50Hz干擾，也不應(yīng)參與完整性分析。再次，尋找樁底，亦即整樁諧振峰，排除干擾后，屏幕左側(cè)的第一（對于小樁或柔性樁而方，如樁土系統(tǒng)出現(xiàn)如動(dòng)力參數(shù)法假定的那種樁土系統(tǒng)共振，其頻率最低，因而整樁諧振峰當(dāng)為第二）峰

37、，對應(yīng)的頻率即為整樁諧振基頻，對于明顯的端承樁而言，該頻率所對應(yīng)的深度大約為2倍樁長（此時(shí)，該峰幅值遠(yuǎn)高于其它峰），而絕大部分情況下與樁長對應(yīng)，觀察譜圖中是否有形態(tài)類似的諧振峰，利用相鄰峰間差等于樁長和階數(shù)增加幅值減少（它排除干擾路線后）的關(guān)系進(jìn)一步判斷整樁諧振峰。如譜圖中有凸的諧振峰出現(xiàn)，讀出其對應(yīng)的深度（以基頻待），并在時(shí)域加以驗(yàn)證，判明其是否為一缺陷。頻域分析中，擴(kuò)頸、縮頸、裂隙、離析缺陷有以下幾點(diǎn)區(qū)別：     擴(kuò)頸：基頻約為頻差的1/2，但相應(yīng)幅值遠(yuǎn)高于一階諧振峰（一般為2倍以上）；     離析：基頻約

38、等于頻差，諧振峰較平緩（寬）；     裂隙：基頻約等于頻差，可見較多諧振峰，諧振峰較窄；     縮頸：諧振峰特征介于裂隙與離析之間。    與時(shí)域分析相比較，頻域除易于判明和排除干擾源外，對于深部缺陷（包括樁底）也較時(shí)域?yàn)閮?yōu)。    怎樣利用頻域時(shí)域互補(bǔ)分析？頻域和時(shí)域分析的理論基礎(chǔ)都來自一維波動(dòng)方程（振動(dòng)方程），只不過是求解方式和分析側(cè)重點(diǎn)不同，前者以傅利葉展開和頻域分析為主，后者則通過特征線及特征線上相容關(guān)系的求解，重點(diǎn)分析信號

39、的時(shí)域特征，無論如何，二者的分析結(jié)果應(yīng)當(dāng)一致。頻域分析的優(yōu)點(diǎn)是容易識別各種與樁土特征無關(guān)的干擾成份，可以大體確認(rèn)缺陷的形成部位。缺點(diǎn)則是計(jì)算缺陷位置的精度不夠，缺陷性質(zhì)不很明確，容易將深部缺陷的多階諧振與淺部缺陷基頻弄混，同一缺陷的多階諧振峰與頻差也不易尋找。時(shí)域分析的優(yōu)點(diǎn)是缺陷性質(zhì)（擴(kuò)縮頸）、缺陷位置一目了然，計(jì)算也較準(zhǔn)確；但是各種干擾成份對其影響較大，淺部缺陷的多次反射容易與深部缺陷的反射混淆。    基于上述情況，我們可以利用頻域分析來判斷干擾成份（特別是諧振干擾和50Hz交流干擾）確定缺陷位置和深部缺陷存在的可能性，為時(shí)域分析提供處理方案和參考缺

40、陷，然后在時(shí)域中采用濾波等處理排除各種干擾，分析缺陷位置、缺陷性狀和淺部缺陷，這些分析必須與頻域結(jié)果對應(yīng)，反過來常用于指導(dǎo)解釋頻域中存在的各諧振峰。    值得一提的是，有時(shí)候時(shí)域不能確定樁底反射和深部缺陷，頻域里反而有其頻差或基頻；頻域分析還能很好地判斷振源效果。在頻域推求缺陷位置時(shí)，首先應(yīng)將各振蕩主峰視作各自缺陷的基頻，其次尋找相同特征的峰點(diǎn)求頻差（這一過程較復(fù)雜，只有慢慢體會(huì)），而真正正確的答案應(yīng)與時(shí)域曲線結(jié)合給出。    11、淺部缺陷如何判斷？這里所講的淺部主要指3m以內(nèi)。此間斷樁經(jīng)常發(fā)生，也很容易判斷；

41、一般在時(shí)域中表現(xiàn)為大低頻振蕩，如是鐵錘和速度計(jì)，原始信號中也可能有高頻振蕩，曲線嚴(yán)重不對稱或低頻與高頻混疊，如進(jìn)行譜分析則表現(xiàn)為明顯的雙峰，其一為250Hz以下，其二為1200Hz以上（打孔）或830Hz左右(手按)。加速度測試信號由于本身即是低頻特性，低頻振蕩是斷樁的主要特征，如用極小的錘輕敲可以檢測出斷樁部位。定點(diǎn)放大的測樁儀，接收的斷樁信號往往太強(qiáng)而削波（方波樣），不少人已經(jīng)建立這種概念；但使用浮點(diǎn)儀時(shí)因放大倍數(shù)是自適應(yīng)的，一般不會(huì)削波，這種概念必須打破。速度計(jì)一般最多只能指出1.5m內(nèi)斷樁，受其帶寬限制，無法給出準(zhǔn)確的斷樁位置，只有加速度計(jì)和小錘輕敲可以完成這個(gè)任務(wù)。與加速計(jì)不同，速度

42、存在振蕩時(shí)難以在時(shí)域中看出淺部小缺陷，一般只有結(jié)合頻域分析。當(dāng)頻域分辨率滿足要求時(shí)，如果在安裝諧振峰附近譜成份不干凈，如出現(xiàn)雙峰，左側(cè)有平臺或饅頭狀形態(tài)都表明該頻率對應(yīng)一淺部缺陷（視其為基頻），諧振峰平緩或高出許多則說明該諧振峰已與缺陷頻率混疊了。諧振峰右側(cè)如有振型出現(xiàn)也有可能表示存在淺部缺陷。采用加速度計(jì)或“速度計(jì)低頻振源”時(shí)，分析方法類似，但時(shí)域可能有同向反射特征，一般卻僅表現(xiàn)為微小抖動(dòng)或平緩。這個(gè)時(shí)候必須用高頻錘和加速度計(jì)復(fù)測。    淺部明顯缺陷樁的動(dòng)測波形特征    當(dāng)以重錘激振時(shí)，實(shí)測波形表現(xiàn)為寬峰或者

43、大低頻曲線；    用輕的剛性錘激振時(shí)，為多次等間隔或下拉式等間隔振蕩峰，且反射峰相對入射峰幅值較高；    入射峰振幅明顯高于正常樁的振幅；    剛體碰撞的特性。    動(dòng)測發(fā)現(xiàn)樁身淺部明顯缺陷后的處理    1，核實(shí)和確定樁位、樁號；    2，如果是浮漿或樁頂不密實(shí)，應(yīng)鑿出浮漿等，露出新鮮密實(shí)混凝土后復(fù)檢；   

44、0;3，如果是確定淺部樁身斷裂，建議開挖驗(yàn)證和處理；    4，開挖后，將斷樁以上部分截取后復(fù)檢，重新判斷完整性類別；    5，上述處理和復(fù)測工作以及樁頂標(biāo)高的變化，應(yīng)在報(bào)告中加以說明。    12、測試盲區(qū)是怎么回事？    測試盲區(qū)來源于現(xiàn)場測試的一些客觀現(xiàn)象，包含四個(gè)方面的內(nèi)容：其一為傳感器頻響不夠而導(dǎo)致的盲區(qū)；其二為振源或入射波波長過大導(dǎo)致的分辨率降低而引起的盲區(qū)；其三為樁身阻尼衰減和樁周土的作用引起的測試深度降低；其四為局部

45、應(yīng)力集中現(xiàn)象或應(yīng)力波的三維效應(yīng)導(dǎo)致的淺部測試不準(zhǔn)確。傳感器尤其是速度計(jì)高頻響應(yīng)不夠，不能正確測試淺部缺陷的反映，如正常測試時(shí)它在1200Hz以上會(huì)曾在一安裝諧振峰，那么至少1200Hz所對應(yīng)的深度(1.5m)以內(nèi)便是其測試盲區(qū)，時(shí)域分析時(shí)此盲區(qū)的深度還應(yīng)加大一些，而頻域分析雖有改善，但畢竟已經(jīng)不準(zhǔn)，    下面將要提到這里的盲區(qū)并不意味著不能判斷缺陷，只是不能準(zhǔn)確地判斷缺陷，難于識別小缺陷。速度計(jì)在低頻段、相頻特性和幅頻特性均較差(40m)，不能很好地達(dá)到測試目的，因而深部也是其盲區(qū)之一。當(dāng)缺陷尺寸小于1/8的入射波長時(shí)，應(yīng)力波將發(fā)生繞射現(xiàn)象，使人們不能

46、捕獲缺陷的反射。大家都已知道的低頻錘測試淺部缺陷時(shí)有難度，同樣也是這一現(xiàn)象造成的。我們測試淺部小缺陷，往往要求大家用最輕最小最硬的金屬錘乃至小鐵釘正是為了提高振源頻率和測試分辨率。低能量高頻入射波傳播時(shí)衰減嚴(yán)重，傳遞的深度有限，很難完成長大樁測試，從而造成測試深度的盲區(qū)。橫躺在地表的預(yù)制樁，能測到它的多次反射，而打入地下以后，恢復(fù)時(shí)間越長越難測到它的樁底反射；泥漿護(hù)壁的鉆孔灌注樁較人工挖孔樁容易捕獲樁底反射；強(qiáng)度高，齡期長的樁在相同工藝和土耦合情況下樁底反射更清楚等等，都說明了樁周土作用和樁身阻尼衰減對信號的影響，正是這些影響使得我們的測試深度受到了很大的限制，有時(shí)極難測到樁底反射。對于長大樁

47、而言，樁頭處應(yīng)力波的三維效應(yīng)將使得同一缺陷對于不同部位的振源反映不同，不同位置的傳感器測試效果也完全不一樣，從這種意義上講，如不進(jìn)行迭加等方法處理，三維效應(yīng)區(qū)域便是其盲區(qū)信號振蕩怎么消除？  產(chǎn)生信號振蕩的原因是多方面的，有振源引起的，有安裝引起的，有樁身淺部缺陷引起的，也有50Hz干擾引起的低頻振蕩。熟練者可以利用譜分析來區(qū)別不同因素引起的振蕩。加速度計(jì)測試信號中是否有振蕩應(yīng)在積分成速度后觀察，原始加速度信號，一般有振蕩存在。消除加速度振蕩的辦法一方面可通過降低振源頻寬（低頻錘）解決，另一方面應(yīng)觀察傳感器安裝的位置是否合理、耦合劑是否恰當(dāng)，加速度計(jì)是否松動(dòng)，通過上述幾個(gè)方

48、面的改進(jìn)，加速度計(jì)積分成速度的信號當(dāng)無振蕩。如仍然存在，應(yīng)當(dāng)是樁身缺陷引起的。改變測試地點(diǎn)和安裝地點(diǎn)配以譜分析可以進(jìn)一步加強(qiáng)判斷。加速度計(jì)測試的信號積分成速度后一般可平滑，但不宜數(shù)字濾波，最多采用0-1500Hz以上的濾波方式。    速度計(jì)的振蕩大多與安裝和振源有關(guān)，當(dāng)安裝諧振大于1200Hz時(shí)，可以在頻域分析的基礎(chǔ)上采取諸如(0-800Hz)的方式濾波解決，但更多的則是使用低頻振源在現(xiàn)場直接消去振蕩，如果安裝諧振低于1200Hz則應(yīng)改進(jìn)安裝方法或更換傳感器。與加速度計(jì)測試一樣，樁身淺部缺陷引起的振蕩可在頻域中看出。更進(jìn)一步的消除振蕩的辦法可體會(huì)巖海公

49、司的數(shù)據(jù)庫獲得。    無論速度計(jì)和加速度計(jì)，只有當(dāng)傳感器的安裝諧振頻率fn和振源脈沖寬0的乘積=0·fn大于一定數(shù)值（1.53）, 與被測對象無關(guān)的振源才不會(huì)發(fā)生。    13、其他   大直徑樁測試中的一個(gè)小技巧：由于淺部小缺陷局部三維效應(yīng)和表面波影響，在測試大直徑灌注樁時(shí)，無論使用速度計(jì)還是加速度計(jì)均難以避免振蕩現(xiàn)象發(fā)生，而且不同安裝和測試地點(diǎn)間獲得的信號往往一致性較差。那么在這種情況下應(yīng)怎樣得到理想的反映樁身實(shí)際情況的非振蕩信號呢？有專家提供了一套非常合乎情理的簡易辦法“信號平均”。固定傳感器和激振方式，在樁頭不同部位（應(yīng)有代表性）進(jìn)行敲擊測試，將各次測試信號進(jìn)行平均(6-12次)，一般來說，平均結(jié)果可以消去淺部干擾、三維效