PPT基樁完整性定量分析軟件匯報(bào)報(bào)告3

基樁完整性定定量分析定量分分析重重要性性在現(xiàn)行行的基基樁規(guī)規(guī)范中中對(duì)如如何處處理三三類樁樁并沒沒有明明確規(guī)規(guī)定,只有知知道樁樁的缺缺損程程度及及響應(yīng)應(yīng)的位位置、、范圍圍，設(shè)設(shè)計(jì)部部門才才可能能根據(jù)據(jù)其對(duì)對(duì)樁豎豎直向向抗壓壓強(qiáng)度度、水水平向向抗剪剪強(qiáng)度度的影影響，，對(duì)樁樁進(jìn)行行進(jìn)一一步的的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)或進(jìn)進(jìn)行相相應(yīng)的的處理理。但但現(xiàn)行行樁的的缺損損程度度的確確定方方法有有一定定的局局限性性：（1）鉆鉆孔取取芯局部性性，要要客觀觀缺損損處的的缺損損程度度就必必須有有多處處取芯芯，這這導(dǎo)致致樁如如蜂窩窩煤，，之后后又需需灌漿漿，耗耗時(shí)、、耗力力（2）高高應(yīng)變變完整整性測(cè)測(cè)量高應(yīng)變變是利利用缺缺損處處反射射的拉拉力波波對(duì)F、ZV曲線的的影響響來確確定完完整系系數(shù)。。但由由于高高應(yīng)變變信號(hào)號(hào)頻率率成份份較低低，阻阻抗形形式變變化復(fù)復(fù)雜（（突變變、漸漸變、、范圍圍大小小）會(huì)會(huì)導(dǎo)致致反射射波疊疊加，，同時(shí)時(shí)又要要考慮慮土阻阻力的的影響響，分分析精精度不不高。。定量分分析重重要性性（續(xù)續(xù)）（3）聲聲波測(cè)測(cè)試聲波測(cè)測(cè)試可可以提提供CT圖，對(duì)對(duì)測(cè)管管區(qū)間間進(jìn)行行定量量描述述，但但必須須事先先埋管管;（4）高高應(yīng)變變承載載力測(cè)測(cè)試在很多多情況況下,設(shè)計(jì)方方或業(yè)業(yè)主會(huì)會(huì)要求求進(jìn)行行荷載載實(shí)驗(yàn)驗(yàn):靜壓或或高應(yīng)應(yīng)變承承載力力測(cè)試試。由由于靜靜壓對(duì)對(duì)場(chǎng)地地、試試樁樁樁帽等等有較較高的的要求求，不不僅成成本高高，而而且耗耗時(shí)。。高應(yīng)應(yīng)變承承載力力測(cè)試試往往往被作作為首首先的的選擇擇。但目前前高應(yīng)應(yīng)變承承載力力測(cè)試試，無無論是是CASE法還是是擬合合法均均沒有有考慮慮樁材材料的的豎向向抗壓壓強(qiáng)度度及水水平抗抗剪強(qiáng)強(qiáng)度。。這樣樣高應(yīng)應(yīng)變承承載力力測(cè)試試無法法反映映出在在樁土土破壞壞（即即提供供常說說的極極限承承載力力）之之前的的樁材材料的的破壞壞。定量分分析的的定義義在激振振點(diǎn)，，測(cè)點(diǎn)點(diǎn)及激激振頻頻率滿滿足一一定的的要求求時(shí)，，樁的的動(dòng)測(cè)測(cè)信號(hào)號(hào)可近近似用用一維維應(yīng)力力波理理論來來分析析。對(duì)對(duì)入射射、反反射波波峰值值分析析或通通過對(duì)對(duì)實(shí)測(cè)測(cè)波形形分析析進(jìn)行行擬合合分析析，可可確定定波阻阻抗變變化位位置、、程度度、范范圍，，從而而為樁樁的完完整性性分類類提供供科學(xué)學(xué)定量量化依依據(jù)。。定量分分析的的意義義通過對(duì)對(duì)波形形的擬擬合分分析，，不僅僅可定定量分分析波波阻抗抗變化化，而而且還還可幫幫助分分析者者了解解波的的多次次反射射、相相互迭迭加及及樁土土相互互作用用對(duì)波波傳播播影響響。具具體的的講，，應(yīng)力力波在在波阻阻抗變變化處處總是是有多多次反反射，，反射射波的的能量量與波波阻抗抗變化化程度度有關(guān)關(guān)，相相鄰反反射波波的相相位變變化與與波阻阻抗增增大或或縮小小有關(guān)關(guān)。通通過波波形擬擬合便便可識(shí)識(shí)別那那些信信號(hào)是是波阻阻抗第第二次次反射射甚至至第三三次反反射，，那些些是首首次反反射。。首次次反射射波對(duì)對(duì)應(yīng)著著波阻阻抗變變化，，而二二次及及二次次以上上的反反射波波會(huì)與與其它它反射射波迭迭加，，導(dǎo)致致信號(hào)號(hào)加強(qiáng)強(qiáng)或信信號(hào)削削弱。。峰、峰峰值分分析基基本理理論n=(1-α/2)/(1+α/2)α=VR/VIn=(1-αα)/(1+αα)峰、峰峰值確確定完完整性性的局局限性性工程樁樁波阻阻抗變變化是是漸變變的樁土相相互作作用會(huì)會(huì)引起起應(yīng)力力波衰衰減當(dāng)阻抗抗變化化是多多處時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)力波波多次次反射射，反反射波波相互互迭加加波阻抗抗?jié)u變變漸變波波阻抗抗反射射波是是連續(xù)續(xù)的，，波形形狀發(fā)發(fā)生變變化即使?jié)u漸變波波阻抗抗變化化區(qū)域域最大大的波波阻抗抗或最最小波波阻抗抗與突突變相相同，，漸變變波阻阻抗反反射波波峰明明顯偏偏小。。突變漸變樁土相相互作作用1、同同一位位置、、同一一程度度，樁樁土相相互作作用對(duì)對(duì)幅值值的影影響無樁土土作用用先縮后后擴(kuò)有樁土土作用用先擴(kuò)后后縮2、同同一程程度、、不同同位置置，幅幅值比比較波阻抗抗變化化距樁樁頂近近波阻抗抗變化化距樁樁頂遠(yuǎn)遠(yuǎn)3、樁樁土相相互作作用會(huì)會(huì)產(chǎn)生生上行行壓力力波樁土相相互作作用產(chǎn)產(chǎn)生上上行壓壓力波波多次反反射應(yīng)力波波在波波阻抗抗不同同的介介質(zhì)交交界面面處會(huì)會(huì)多次次反射射，反反射波波是等等時(shí)距距擴(kuò)徑縮徑第一次次反射射第二次次反射射第三次次反射射擬合分分析理理論基基礎(chǔ)一維近近似條條件實(shí)況分分析合理布布點(diǎn)及及控制制脈寬寬來達(dá)達(dá)到一一維近近似樁表面面測(cè)點(diǎn)點(diǎn)首波波近似似平面面入射射波反射波波近似似平面面反射射波信號(hào)要要能反反映出出樁土土相互互作用用產(chǎn)生生的上上行波波實(shí)況分分析應(yīng)力波波在激激振點(diǎn)點(diǎn)以球球面波波陣面面向下下傳播播，測(cè)測(cè)點(diǎn)質(zhì)質(zhì)點(diǎn)速速度是是直達(dá)達(dá)縱波波、橫橫波及及瑞利利波質(zhì)質(zhì)點(diǎn)速速度，，并不不是向向下傳傳播波波陣面面的質(zhì)質(zhì)點(diǎn)速速度。。不僅僅幅值值不同同，形形狀也也不同同當(dāng)波阻阻抗變變化位位置超超過2D距離時(shí)時(shí)，由由此產(chǎn)產(chǎn)生的的反射射波也也是平平面波波。當(dāng)當(dāng)反射射波是是平面面波時(shí)時(shí)，測(cè)測(cè)點(diǎn)反反射波波信號(hào)號(hào)強(qiáng)度度與測(cè)測(cè)點(diǎn)位位置無無關(guān)樁土相相互作作用產(chǎn)產(chǎn)生的的上行行波為為壓力力波，，其質(zhì)質(zhì)點(diǎn)速速度方方向一一般與與首波波質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)速度度方向向相反反對(duì)阻抗抗增大大情況況，高高估入入射波波能量量會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致完完整系系數(shù)比比實(shí)際際偏小小，反反之，，偏大大。對(duì)阻抗抗減小小情況況，高高估入入射波波能量量會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致完完整系系數(shù)比比實(shí)際際偏大大，反反之，，偏小小。測(cè)點(diǎn)、、振源源太近近測(cè)點(diǎn)、、振源源太遠(yuǎn)遠(yuǎn)平面波波幅值值樁身反反射波波合理布布點(diǎn)及及控制制脈寬寬來達(dá)達(dá)到一一維近近似3/4R1/2R1/4R樁頂傳傳感器器樁中心心激振振樁側(cè)傳傳感器器樁側(cè)信信號(hào)樁頂信信號(hào)實(shí)驗(yàn)小小結(jié)數(shù)值計(jì)計(jì)算及及以上上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)表明明：只只要錘錘擊脈脈沖各各頻率率成份份的波波長(zhǎng)與與樁徑徑比；；傳感感器放放置在在距樁樁中心心2/3R~3/4R的位置置，測(cè)測(cè)試的的信號(hào)號(hào)從某某種程程度可可以近近似用用一維維波動(dòng)動(dòng)理論論來分分析，，這為為通過過波形形匹配配來對(duì)對(duì)樁身身完整整性定定量分分析提提供的的依據(jù)據(jù)。擬合分分析方方法擬合方方法具具體過過程將樁體體離散散化，，每個(gè)個(gè)離散散單元元材料料特性性、截截面認(rèn)認(rèn)為是是均勻勻的樁土相相互作作用用用阻尼尼壺來來模擬擬基于一一維波波動(dòng)理理論，，不斷斷調(diào)整整單元元的波波阻抗抗，使使計(jì)算算的樁樁表面面響應(yīng)應(yīng)與實(shí)實(shí)測(cè)波波形達(dá)達(dá)到最最佳匹匹配阻尼壺壺模擬擬樁土土作用用樁單元元定量分分析結(jié)結(jié)果通過定量量分析我我們可以以得到以以下一些些結(jié)果：：（1）損傷的的范圍（2）損傷的的程度（3）得到樁樁身波阻阻抗（ρcA）與樁底土土等效波波阻抗的的比值，，同一場(chǎng)場(chǎng)地，不不同樁底底該參數(shù)數(shù)的比較較可以了了解沉渣渣相對(duì)情情況。擬合分析析方法樁土的參參數(shù)確定定對(duì)完整樁樁實(shí)測(cè)波波形進(jìn)行行擬合分分析得到到阻尼壺壺阻尼系系數(shù)，擬擬合時(shí)只只須調(diào)整整與各單單元相連連的阻尼尼壺阻尼尼系數(shù)；；將阻尼壺壺阻尼系系數(shù)與各各單元所所在土層層土性參參數(shù)相聯(lián)聯(lián)系，阻阻尼壺阻阻尼與土土性的剪剪切波速速有關(guān)。。實(shí)測(cè)信號(hào)號(hào)或多或或少有些些失真，，樁體波波阻抗或或多或少少有變化化，因此此，第一一種方法法使用時(shí)時(shí)可能會(huì)會(huì)出現(xiàn)較較大的誤誤差，甚甚至與實(shí)實(shí)際土層層情況相相反。將將阻尼系系數(shù)與土土性參數(shù)數(shù)結(jié)合起起來，物物理定義義清晰，，即樁周周土越密密實(shí)，樁樁土作用用越強(qiáng)烈烈，應(yīng)力力波衰減減越明顯顯，它不不受實(shí)測(cè)測(cè)信號(hào)失失真等影影響。模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)縮徑擴(kuò)徑夾泥先縮徑后后擴(kuò)縮頸樁計(jì)計(jì)算與實(shí)實(shí)際對(duì)比比縮頸樁實(shí)際值計(jì)算值（未埋）相對(duì)誤差計(jì)算值（埋入）相對(duì)誤差最小等效直徑(m)0.1150.1313%0.1313%范圍(m)2.5～2.82.65

2.62

擴(kuò)頸樁計(jì)計(jì)算與實(shí)實(shí)際對(duì)比比擴(kuò)頸樁實(shí)際值計(jì)算值（未埋）相對(duì)誤差計(jì)算值（埋入）相對(duì)誤差最大等效直徑(m)0.2860.26-9%0.26-9%范圍(m)2.5～2.82.65

2.63

先縮后擴(kuò)擴(kuò)樁計(jì)算算與實(shí)際際對(duì)比先縮后擴(kuò)實(shí)際值計(jì)算值（未埋）相對(duì)誤差計(jì)算值（埋入）相對(duì)誤差最小等效直徑(m)0.1151.0313%0.11-4.3%范圍(m)1.9～2.22.0

1.88

最大等效直徑(m)0.2860.26-9%0.26-9%范圍(m)2.5～2.82.7

2.76

夾泥樁計(jì)計(jì)算與實(shí)實(shí)際對(duì)比比夾泥樁實(shí)際值計(jì)算值（未埋）相對(duì)誤差計(jì)算值（埋入）相對(duì)誤差最小等效直徑(m)0.1380.1-27.50.12-8.7%范圍(m)2.5～2.82.4-4%2.4-4%完整性分分類根據(jù)缺損損處最小小波阻抗抗與正常常部分波波阻抗之之比β值，工程程樁的完完整性可可大致分分為四類類：β=1屬完整樁樁β=0.8～1.0，輕微破損損β=0.6～0.8中等程度度破損β<0.6斷裂。場(chǎng)地測(cè)試分析析樁帽影響響缺損部位距距樁頂較遠(yuǎn)遠(yuǎn),受樁土作作用影響反射射微弱基樁完整整性分析有有關(guān)問題題基樁完整整性分類類及樁的的評(píng)價(jià)；；樁體的檢檢測(cè)長(zhǎng)度度；阻抗變化化類別區(qū)區(qū)分（離離析、夾夾泥或縮縮徑）;樁長(zhǎng)度檢檢測(cè)。樁底反射射波與波波阻抗檢檢測(cè)樁底沉渣渣及厚度度檢測(cè)問問題帶平臺(tái)單單樁或群群樁檢測(cè)測(cè)基樁完整整性分類類及樁的的評(píng)價(jià)樁的完整整性分類類并不代代表對(duì)樁樁的評(píng)價(jià)價(jià)，樁是是否合格格最重要要的參數(shù)數(shù)是其水水平及豎豎向承載載力同樣程度度的缺損損，位置置不同，，影響也也不同由于反射射波的強(qiáng)強(qiáng)度受樁樁土相互互作用、、波阻抗抗變化位位置、變變化形式式、范圍圍、多次次反射波波疊加等等影響。。根據(jù)波波速及波波形變化化分類并并不很科科學(xué)。樁體的檢檢測(cè)長(zhǎng)度度樁周土性性：傳播過過程中不不斷衰減減，衰減減程度與與樁周土土性有關(guān)關(guān)樁長(zhǎng)徑比比：同樣的的土層，，應(yīng)力波波在傳播播過程還還受樁的的長(zhǎng)徑比比影響，，樁的長(zhǎng)長(zhǎng)徑比越越大，樁樁底反射射波檢測(cè)測(cè)難度越越大。樁底土性性：樁底土土的等效效波阻抗抗與樁身身波阻抗抗接近時(shí)時(shí)，即使使樁長(zhǎng)徑徑比不大大，大部部分能量量在樁底底向土體體輻射，，從而增增加樁底底反射波波檢測(cè)難難度；樁身材料料粘性：即使沒沒有樁土土相互作作用，應(yīng)應(yīng)力波也也會(huì)衰減減的激振頻率率、激振振能量：激振頻頻率越低低、激振振能量越越大，樁樁底反射射就越明明顯。激振點(diǎn)及及傳感器器安裝位位置：激振點(diǎn)點(diǎn)與傳感感器安裝裝點(diǎn)越近近，實(shí)測(cè)測(cè)第一個(gè)個(gè)波至峰峰值就越越大，這這樣，樁樁底反射射波相對(duì)對(duì)于第一一個(gè)波至至幅值就就越小。。綜上所述述，我們們不應(yīng)孤孤立地談?wù)剺兜臋z檢測(cè)長(zhǎng)度度，而應(yīng)應(yīng)與樁周周土層、、樁的長(zhǎng)長(zhǎng)徑比、、樁底持持力層等等因素結(jié)結(jié)合起來來阻抗變化化類別區(qū)區(qū)分反射波的的相位、、幅值與與樁身波波阻抗變變化有關(guān)關(guān)，即與與樁材料料的密度度ρ波速c及橫截面面積A有關(guān)。低應(yīng)變完完整性檢檢測(cè)方法法，只能能對(duì)波阻阻抗變化化作出分分析，即即對(duì)樁橫橫截面的的平均情情況作出出分析。。至于詳詳細(xì)區(qū)分分要借助助于其它它手段，，如聲波波等方法法。樁底反射射波走時(shí)時(shí)、砼平平均縱波波速、樁樁長(zhǎng)三參參數(shù)中的的任二個(gè)個(gè)參數(shù)便便可確定定另外一一個(gè)參數(shù)數(shù)。要估估算樁長(zhǎng)長(zhǎng)，必須須已知樁樁底反射射波走時(shí)時(shí)、砼平平均縱波波速。樁樁底反射射波時(shí)間間可從記記錄信號(hào)號(hào)中得到到，而砼砼平均縱縱波速可可從砼抗抗壓強(qiáng)度度等級(jí)估估算或參參數(shù)該場(chǎng)場(chǎng)地其它它樁的波波速，也也可用聲聲波方法法得到的的樁端附附近砼的的縱波速速作為樁樁身砼平平均縱波波速。用用以上三三種方法法得到的的波速與與實(shí)際可可能有10%左左右相對(duì)對(duì)誤差，，因而，，估算的的樁長(zhǎng)也也有10%左右右的相對(duì)對(duì)誤差，，隨著樁樁的長(zhǎng)度度增加，，絕對(duì)誤誤差也會(huì)會(huì)增加。。樁長(zhǎng)度檢檢測(cè)樁底反射射波與波波阻抗檢檢測(cè)當(dāng)樁底土土的等效效波阻抗抗與樁身身波阻抗抗接近時(shí)時(shí)，即使使樁長(zhǎng)徑徑比不大大，大部部分能量量在樁底底向土體體輻射，，樁底反反射波很很難檢測(cè)測(cè)。這并并不意味味無樁底底反射就就無法檢檢測(cè)深部部的完整整性，因因?yàn)?，樁樁底附近近有較明明顯的阻阻抗變化化時(shí)，應(yīng)應(yīng)力波仍仍會(huì)發(fā)生生反射。。因此，，檢測(cè)不不出樁底底反射波波仍有可可能檢測(cè)測(cè)出樁底底附近的的缺損樁底沉渣渣及厚度度檢測(cè)問問題樁底土阻阻尼/樁身波阻阻抗比平臺(tái)對(duì)波波反射、、透射的的影響錘擊平臺(tái)臺(tái)波在平平臺(tái)表面面及平臺(tái)臺(tái)與樁的的交界面面之間會(huì)會(huì)多次反反射，在在交界面面反射過過程中還還會(huì)不斷斷透射，，形成一一波列，，由于交界面反反射波與與樁身反反射回波波的不斷斷疊加，，使反射射回波的的識(shí)別變變得困難難。平臺(tái)交界界面反射射波影響響由于平臺(tái)臺(tái)交界面面反射波波及附近近邊坡樁樁的擠壓壓影響，，測(cè)試波波形異常常處與事事實(shí)上的的位置并并不對(duì)應(yīng)應(yīng)，異常常處可能能是由這這些因素素造成，，或?yàn)榱肆俗R(shí)別反反射濾波波造成。。樁—平臺(tái)系統(tǒng)統(tǒng)反射回回波識(shí)別別方法（（I）樁—平臺(tái)系統(tǒng)統(tǒng)中異常常樁與完整樁樁信號(hào)比比較樁—平臺(tái)系統(tǒng)統(tǒng)反射回回波識(shí)別別方法（（II）在平臺(tái)表表面及樁樁側(cè)安裝裝傳感器器，通過過回波在在兩測(cè)點(diǎn)點(diǎn)的不同走時(shí)時(shí)來識(shí)別別。樁—平臺(tái)系統(tǒng)統(tǒng)反射回回波識(shí)別別方法（（II）回波在兩兩測(cè)點(diǎn)的的不同走走時(shí)，若若是樁體體回波，，則樁側(cè)側(cè)測(cè)點(diǎn)接接收回波信號(hào)號(hào)