彈性波探測(cè)方法

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

2、《小應(yīng)變動(dòng)力測(cè)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(cè)》，徐攸在著，水利水電出版社，1999.

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

動(dòng)態(tài)無(wú)損檢測(cè)包括瞬態(tài)法和穩(wěn)態(tài)法兩種，具有省時(shí)、省力、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、無(wú)損可靠等優(yōu)點(diǎn)。

樁基質(zhì)量檢測(cè)包括兩方面的內(nèi)容：樁基質(zhì)量評(píng)價(jià)和樁基的承載力確定。

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

樁的動(dòng)力測(cè)試方法：

按激振方式可分為穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)。

按樁身與周?chē)恋南鄬?duì)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(cè)，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(cè)方法：

1、球擊動(dòng)測(cè)法；

2、樁基參數(shù)動(dòng)測(cè)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(dòng)測(cè)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(cè)當(dāng)樁長(zhǎng)遠(yuǎn)大于樁徑D<<L（通常L≥6D）時(shí)，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(shí)，當(dāng)樁身、樁底的波阻抗發(fā)生變化會(huì)產(chǎn)生反射。一維桿應(yīng)力波波動(dòng)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(shí)間，L為樁長(zhǎng)。

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(xiě)為：

其中，，當(dāng)樁尖地基特別軟時(shí)，如摩擦樁；對(duì)于嵌入基巖的端承樁；當(dāng)樁底彈性固結(jié)時(shí)，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(zhǎng)度為：

其中，為斷裂面反射波的頻率。

在時(shí)域中上式可寫(xiě)為：

其中，為斷裂面反射波的雙程回聲時(shí)間。

當(dāng)入射波在疏介質(zhì)→密介質(zhì)反射時(shí)，兩波

同相；

當(dāng)入射波在密介質(zhì)→疏介質(zhì)反射時(shí)，兩波

反相。

透射波的相位與入射波總相同。

顯然，對(duì)于一完整摩擦樁，其樁底反射的相位與入射波或激振信號(hào)的相位是相反的。檢測(cè)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(cè)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(shí)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(shí)，當(dāng)樁身的波阻抗發(fā)生變化會(huì)產(chǎn)生反射的原理，通過(guò)分析反射波的幅值、相位、到達(dá)時(shí)間，得出樁缺陷的大小、性質(zhì)、位置等信息，最終對(duì)樁基的完整性給予評(píng)價(jià)。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(cè)到的現(xiàn)象低應(yīng)變不能檢測(cè)到的現(xiàn)象低應(yīng)變檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)低應(yīng)變檢測(cè)的局限快速檢測(cè)方法（50-200根/日）準(zhǔn)備簡(jiǎn)便操作簡(jiǎn)單經(jīng)驗(yàn)豐富不能提供單樁承載力對(duì)小缺陷靈敏度不高無(wú)法檢測(cè)樁底沉渣低應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)--傳感器速度傳感器加速度傳感器低應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)--組合手錘低應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)--采集儀RSM—24FD分體機(jī)低應(yīng)變檢測(cè)系統(tǒng)--軟件簡(jiǎn)介（主操作界面）樁身不同缺陷理論與實(shí)測(cè)波形分析樁身完整性類(lèi)別判定樁身不同缺陷理論與實(shí)測(cè)波形分析樁身完整性類(lèi)別判定樁身不同缺陷理論與實(shí)測(cè)波形分析樁身完整性類(lèi)別判定樁身不同缺陷理論與實(shí)測(cè)波形分析樁身完整性類(lèi)別判定樁身不同缺陷理論與實(shí)測(cè)波形分析樁身完整性類(lèi)別判定實(shí)測(cè)曲線(xiàn)討論題：鋼筋混凝土做成的電解槽，呈U字型，長(zhǎng)21m，寬6m。因地震原因，需檢測(cè)電解槽是否受損。用什么方法、如何檢測(cè)、可能遇到什么問(wèn)題、如何解決、需要注意的問(wèn)題？請(qǐng)寫(xiě)出技術(shù)方案（方法、技術(shù)路線(xiàn)、公式、地球物理?xiàng)l件、檢測(cè)過(guò)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(dòng)測(cè)技術(shù)全球最重要的研發(fā)者和生產(chǎn)者——美國(guó)PDI公司最新推出的無(wú)線(xiàn)傳感器測(cè)試系統(tǒng)PAX，使得基樁動(dòng)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(gè)系統(tǒng)無(wú)需攜帶大量的電纜到工地，簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)布置，并允許打樁分析儀遠(yuǎn)離試驗(yàn)樁較遠(yuǎn)距離。動(dòng)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(duì)于打入樁，當(dāng)使用打樁分析儀監(jiān)測(cè)打樁應(yīng)力和打樁錘效能時(shí)，無(wú)線(xiàn)傳感器可避免吊裝過(guò)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?xún)?yōu)點(diǎn)：寬帶數(shù)據(jù)傳輸；體積小便于攜帶，重量?jī)H有約5公斤；8個(gè)數(shù)據(jù)采集通道和4個(gè)數(shù)據(jù)通道兩種類(lèi)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(dòng)測(cè)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工程師可以實(shí)時(shí)訪(fǎng)問(wèn)150多個(gè)參數(shù)，高應(yīng)變?cè)囼?yàn)結(jié)束時(shí)可將實(shí)測(cè)信號(hào)和計(jì)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(shí)全面監(jiān)測(cè)和分析。人

事

招

聘

銷(xiāo)售工程師：

本科，土木工程相關(guān)專(zhuān)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(kāi)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(lèi)）、地球物理、地質(zhì)勘探、道路交通工程、橋梁工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)，有土木工程檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)。

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獲取詳細(xì)信息。七、常時(shí)微動(dòng)的觀測(cè)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(cái)力浪費(fèi)）等，于是有了地震安全性評(píng)價(jià)常時(shí)微動(dòng)(脈動(dòng))的觀測(cè)與應(yīng)用地基每時(shí)每刻都在作微小的振動(dòng)-——微動(dòng)，微動(dòng)的幅度通常只有幾μm，一般不可能被人體所覺(jué)察微動(dòng)原因自然原因：風(fēng)、雨、浪、火山活動(dòng)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(dòng)稱(chēng)為振動(dòng)將無(wú)特定振源且周期較長(zhǎng)（大于5s——小于0.2Hz）的微動(dòng)稱(chēng)作脈動(dòng)脈動(dòng)的范圍非常廣.有時(shí)在整個(gè)大陸地震觀測(cè)點(diǎn)上記錄都表現(xiàn)出非常相似的特點(diǎn)對(duì)于無(wú)特定振源周期又特別短(小于5s)的微動(dòng)稱(chēng)常時(shí)微動(dòng)觀測(cè)研究地基(地表或地下)的常時(shí)微動(dòng),可以推斷地基的彈性(速度)構(gòu)造和振動(dòng)特性1。測(cè)量方法與數(shù)據(jù)處理（1）測(cè)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(dòng)特性調(diào)查時(shí)，采用長(zhǎng)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(shí)段，將明顯混入躁音的時(shí)間段剔除不用，這樣大致作20個(gè)時(shí)間段的功率譜取平均值，就能得到該觀測(cè)點(diǎn)的穩(wěn)定功率譜：（3）常時(shí)微動(dòng)的變化規(guī)律與測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)

對(duì)同一地點(diǎn)的常時(shí)微動(dòng)觀測(cè)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(méi)有什么變化，較穩(wěn)定常時(shí)微動(dòng)與氣象有一定關(guān)系：風(fēng)力強(qiáng)氣壓低時(shí)地表位移、波形優(yōu)勢(shì)周期顯著增大因此，為得到地基振動(dòng)的可靠信息，測(cè)量應(yīng)該選擇在夜間及風(fēng)力弱時(shí)進(jìn)行，地點(diǎn)應(yīng)避開(kāi)特定的振動(dòng)源，選擇平坦地方安置檢波器測(cè)試儀器應(yīng)每年在標(biāo)準(zhǔn)振臺(tái)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(xiàn)

每個(gè)建筑場(chǎng)地的地脈動(dòng)測(cè)點(diǎn)，不應(yīng)少于2個(gè)；根據(jù)工程需要也可增加當(dāng)記錄脈動(dòng)信號(hào)時(shí)，在距離觀測(cè)點(diǎn)100m范圍內(nèi)，應(yīng)無(wú)人為振動(dòng)干擾測(cè)點(diǎn)宜選在天然土地基上及波速測(cè)試孔附近，傳感器應(yīng)沿東西、南北、豎向三個(gè)方向布置地下脈動(dòng)測(cè)試時(shí)，測(cè)點(diǎn)深度應(yīng)根據(jù)工程需要進(jìn)行布置脈動(dòng)信號(hào)記錄時(shí)，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(shí)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(gè)樣本數(shù)據(jù)宜采用1024個(gè)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(duì)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(shí)，可在譜分析的同時(shí)，進(jìn)行相關(guān)或互譜分析，以便對(duì)場(chǎng)地脈動(dòng)卓越頻率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)

脈動(dòng)幅值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：

脈動(dòng)幅值應(yīng)取實(shí)測(cè)脈動(dòng)信號(hào)的最大幅值；

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

該場(chǎng)地上部為粘土、粉土，屬于沖洪積盆地地貌，場(chǎng)地為填土，地表平坦。

進(jìn)行地脈動(dòng)觀測(cè)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(jì)算機(jī)組合而成,數(shù)字輸出。采樣率為0.5ms，記錄長(zhǎng)度每道為2k。DJ-3型拾振器經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)標(biāo)定，頻率范圍為1--75Hz。

微動(dòng)觀測(cè)時(shí)間選擇在無(wú)風(fēng)天氣的夜間23點(diǎn)至第二天凌晨5點(diǎn)進(jìn)行，各測(cè)點(diǎn)均為三分量同時(shí)觀測(cè)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)的記錄時(shí)間采取分段、多次重復(fù)觀測(cè)。由表得知，三個(gè)測(cè)點(diǎn)得到的地脈動(dòng)周期比較一致，一般在0.192--0.175秒之間，根據(jù)規(guī)范，場(chǎng)地卓越周期在0.15S--0.4S之間,屬于Ⅱ--Ⅲ類(lèi)場(chǎng)地土;

結(jié)合波速測(cè)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(chǎng)地應(yīng)屬于Ⅱ類(lèi)中硬場(chǎng)地土。測(cè)點(diǎn)觀測(cè)時(shí)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(shí)微動(dòng)

各種震源作用產(chǎn)生的波動(dòng)，在傳播過(guò)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(cè)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(cè)波形疊加，則各個(gè)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(duì)比表明，同一地點(diǎn)的地震波平均波譜和常時(shí)微動(dòng)的頻譜一致性非常好。3、應(yīng)用（1）評(píng)價(jià)建筑物的抗震性能對(duì)建筑物（高層）逐層測(cè)量可得建筑物振動(dòng)特性（優(yōu)勢(shì)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(shì)頻（2）為抗震設(shè)計(jì)提供參數(shù)抗震設(shè)計(jì)地震響應(yīng)分析，需要“輸入地震波”——用以往地震觀測(cè)波形，考慮地基振動(dòng)特性（測(cè)量），除去地基振動(dòng)特性得到基巖入射波

（3）地震小區(qū)劃按測(cè)網(wǎng)測(cè)定，求各網(wǎng)優(yōu)勢(shì)周期，結(jié)合鉆孔、標(biāo)貫N制定標(biāo)準(zhǔn)，畫(huà)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(dòng)地塊求滑動(dòng)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(shí)

1．工程地球物理趨勢(shì)沿兩個(gè)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(xiàn)、面、體）;工程質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)：在小區(qū)域內(nèi)檢測(cè)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(shì)是快速、無(wú)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(wèn)題的綜合思路，而不僅僅依賴(lài)于一兩種“高科技