低应变反射波法信号识别方法
低应变反射波法
洋洋味道洋洋味道号:学姓名:林必挺业:地质资源与地质工程专院系:地球科学与工程学院教授职称:袁宝远指导教师:2016年6月2016年4月基于桩基检测的低应变反射波法一、引言其作用在于将上部结构是建、构筑物重要的组成部分,桩基础属于隐蔽性工程,其质量优劣直接影响到整个结构的安全与稳定。
荷载传递到桩周及下部较好地层中,因此桩基对工程质量起着不容忽视且不可替代的作用。
然而在实际中由于现场地质常常会出现各种各样的工程,条件复杂、施工工艺以及施工中对施工质量控制不当等离析、缩径、夹泥、稍有不慎就容易造成诸如扩径、缺陷。
尤其是对于混凝土灌注桩,空洞、断桩等影响桩基安全使用的各种质量问题。
缺陷的存在必然不同程度地影响如果能事先较为准确地判断出桩身缺严重者甚至使单桩丧失承载力。
到桩基承载力,,排除事故隐患。
因此,就可以及时采取补救措施,陷类型及严重程度、缺陷位置等,对单桩承载力检测以及桩身的完整性检测对桩基工程来说就具有极为重要的意义是任何情况下都决不可忽视的至关重要的隐蔽工程验收手段。
高应变用于桩身质量完整性检测的方法主要有静载荷试验、钻芯检测法、目前,动测法、低应变反射波法、超声波透射法等。
低应变反射波法是在这种工程需要和具有操技术发展的背景下发展起来的一种对桩身结构完整性进行评价的动测方法,是目前桩基质量检测,作简单、快速、经济而且能无破损检验桩身质量等多方面优点对于各检测方在桩基检测当中得到了广泛的应用。
规范首推的桩身完整性检测方法,所示。
1法的对比如表各检测方法的对比1表无损检测检测类型有损检测超声波透射低应变反射静载荷试钻芯检测高应变动测检测方法法波法法验法桩身结构完桩身结构完单桩承载力检测目的单桩承载桩身结构和桩身结构整性完整性整性力完整性不能检测桩不能解决桩多解性不能区分检测局限易斜钻,强度及沉降身外形畸变破坏模式性局部检测问题较高低较低一般高检测效率较低低高较高较高检测费用从上表可以看出,综合比较小低应变反射波法作为一种无损检测,可用于检测桩身结构的完整性。
基桩动力检测低应变反射波法
基桩动力检测低应变反射波法第一节反射波法动测技术反射波法是在桩身顶部进行竖向激振产生弹性波,弹性波沿着桩身向下传播,当桩身阻抗存在明显差异的界面(如桩底、断桩和严重离析等)或桩身截面积变化(如缩径或扩径)部位,将发生反射波,经接收放大、滤波和数据处理可以识别来自桩身不同部位的反射信息,据计算桩身波速,以判断桩身完整性及估计混凝土强度等级并校核桩的实际长度。
一、反射波法动测原理桩完整性的反射波法诊断技术是以一维波动理论为基础的。
由一维波动理论可知,桩阻抗是其横截面积,材料密度和弹性模量的函数Z = EA/C =ρcA (2.1)式中Z为桩的广义波阻抗(单位为N⋅s/m),c为桩的声波速度(单位为m/s),E 为桩的弹性模量(单位为N/m2),ρ为桩的质量密度(单位为kg/m3),ρc为桩的声特性阻抗或声阻碍抗率(单位为kg/m2s)。
将一维波动理论用于线弹性桩(桩的长度远大于直径且入射波波长λ大于桩的直径)。
在桩顶锤击力作用下,产生一压缩波,此波以波速c沿桩身向下传播。
假定桩的材料沿长度不变(即ρc不变),则桩的阻抗变化仅依赖截面积的变化。
截面的任何变化都使部分入射波产生反射。
反射波和透射波的幅值大小及方向由前述的理论决定。
(一)不考虑桩周阻尼的的影响,桩顶入射波在变截面处的反射与透射σT = σ1 [2A1 /(A1+A2)]σR= σ1[(A2 – A1) /(A1 +A2)] (2.2)及v T = v1 [2A1 /(A1+A2)]v R= -v1[(A2 – A1) /(A1 +A2)] (2.3)式中下标I、R、T分别表示入射、反射和透射。
由式(1.2)及式(1.3)可得:(1)对于截面均匀,无缺陷的桩,即A1=A2,或Z1=Z2,则有σT = σI v T =v IσR= 0 v R = 0 (2.4)可见,均匀桩不产生反射波,入射波以不变的波速和应力幅值与方向向下传播。
若在桩的顶端安装加速度传感器,则可测得各截面反射波加速度信号(或速度信号)为零。
低应变反射波法检测桩头具备条件及信号处理
低应变反射波法检测桩头具备条件及信号处理摘要:低应变反射波法是国内外进行桩基完整性检测普遍使用的一种有效方法,它以其机理清晰、测试方法简便、成果较可靠、成本低、便于对桩基工程进行普查等特点而受到工程界的欢迎,可在桩基质量检测中充分发挥作用。
因此,对用低应变反射波法检测桩基结构完整性的研究有深远意义,故促使人们对该方法进行深入的研究。
桩基检测是一项非常重要的工作,其不可预见影响因素非常复杂. 钻孔灌注桩的桩身完整性检测历来是一个比较麻烦的事情。
其原因在于,同预制桩相比,在桩径、横截面形态、桩身混凝土强度、钢筋笼的位置等方面,钻孔灌注桩都有种种不确定性,有时甚至是令人瞠目的不规则。
随即造成用低应变反射波法检测桩身完整性的曲线复杂、多变、信号相互重叠,没有规律,难以辨认和判别。
检测桩的桩头处理、传感器的安装、激振频率的选择情况以及桩周土阻力、信号处理等,都会对检测数据结论产生一定的影响,这就要求检测人员在检测过程中,分析克服外界不利影响因索,寻求最佳检测手段,追求最准确的判断。
关键词:低应变法、桩头具备条件、信号处理;1低应变反射波法的检测原理低应变反射波法,该法以一维波动理论为基础(即):桩顶实施锤击后,激起桩顶顶点的振动,运动在混凝土桩身中传播而形成应力波,应力波在下行途中,如果遇到阻抗减小(缩径、离析等),即产生上行的拉伸波,该拉伸波上行达到桩顶面时,将导致顶面质点向下的速度增加;反之,如果遇到阻抗增大(扩径等),则产生上行的压缩波,该波运行至桩顶面将导致质点向下的速度减小;这些信息都被安装于桩顶的加速度传感器接收,根据初始激励与桩身阻抗变化处反射达到时刻之间的时间差△t及应力波在桩身混凝土介质中的传播速度C来推求阻抗变压的位置X(X=C△t/2);根据速度曲线的上下起伏大小来判断桩身的阻抗变化程度。
2桩头应具备的条件(1)桩头应具备的条件桩顶条件和桩头处理好坏直接影响测试信号的质量。
为了避免检测过程中产生虚假的信号,导致影响评判结果的正确性,要求受检桩桩顶的混凝土质量、截面尺寸应与桩身设计条件基本等同。
低应变反射波法检测注意事项及常见波形浅析
低应变反射波法检测注意事项及常见波形浅析本文在阐述了反射波法的基本原理后,结合检测过程中应注意的事项,对一些工程检测中常见的波形进行了分析和探究。
最后,介绍了因桩身或其他外部因素影响导致实测波形复杂时常用的辅助验证手段。
标签:反射波法,注意事项,波形分析一、引言在我国基础建设飞速发展的今天,桩基础作为一种安全、有效、可靠的基础形式在公路、铁路、市政、房建等领域均得到了广泛的应用。
由于桩基础是地下成桩工艺,所以施工过程中难免出现离析、夹泥、缩颈、断裂等不良缺陷,这些缺陷不同程度地影响了基桩的质量而影响到上部结构物的安全,因此基桩质量的检测越来越重要。
作为基桩完整性检测的常规手段,低应变反射波法在我国有多年的实践应用并已纳入国家的规范,由于此种方法具有野外数据采集快速、方便,测试资料分析简单、精确,费用低廉等优点,因此其被众多的检测单位所采纳与使用。
当然,这种方法在实际应用中存在许多问题应引起注意和重视,否则将对基桩完整性检测的结果产生较大的影响。
二、低应变反射波法的基本原理低应变反射波法是以一维弹性杆平面应力波波动理论为基础的。
將桩身假定为一维弹性杆件(桩长>>直径),在桩顶锤击力作用下,产生一应力波沿桩身向下传播,当遇到界面缺陷或桩身波阻抗Z变化界面时,将产生反射和透射波,反射的相位和幅值大小由波阻抗Z变化决定。
安装在桩顶上的传感器,将接收到来自桩身各个波阻抗Z变化界面处反射上来的信息,根据记录到的信息,通过时域分析、频域分析和阻抗分析等,从而判断桩身混凝土的完整性、缺陷的程度及其在桩身中的位置。
并可根据桩底反射信号,计算整桩平均波速。
桩身波阻抗Z由桩的横截面积A、桩身材料密度ρ、纵波速度C等决定,如式(1)。
Z=ρCA(1)假设在基桩中某处存在一个波阻抗变化界面,界面上部波阻抗Z1=ρ1C1A1,上部波阻抗Z2=ρ2C2A2。
当Z1=Z2时,表示桩截面均匀,无缺陷;当Z1>Z2时,表示在相应位置存在缩颈或砼质量缺陷,反射波速度信号与入射波速度信号相位一致;当Z1<Z2时,表示在相应位置存在扩径,反射波速度信号与入射波速度信号相位相反。
基桩动力检测低应变反射波法
基桩动力检测低应变反射波法第一节反射波法动测技术反射波法是在桩身顶部进行竖向激振产生弹性波,弹性波沿着桩身向下传播,当桩身阻抗存在明显差异的界面(如桩底、断桩和严重离析等)或桩身截面积变化(如缩径或扩径)部位,将发生反射波,经接收放大、滤波和数据处理可以识别来自桩身不同部位的反射信息,据计算桩身波速,以判断桩身完整性及估计混凝土强度等级并校核桩的实际长度。
一、反射波法动测原理桩完整性的反射波法诊断技术是以一维波动理论为基础的。
由一维波动理论可知,桩阻抗是其横截面积,材料密度和弹性模量的函数Z = EA/C =ρcA (2.1)式中Z为桩的广义波阻抗(单位为N⋅s/m),c为桩的声波速度(单位为m/s),E 为桩的弹性模量(单位为N/m2),ρ为桩的质量密度(单位为kg/m3),ρc为桩的声特性阻抗或声阻碍抗率(单位为kg/m2s)。
将一维波动理论用于线弹性桩(桩的长度远大于直径且入射波波长λ大于桩的直径)。
在桩顶锤击力作用下,产生一压缩波,此波以波速c沿桩身向下传播。
假定桩的材料沿长度不变(即ρc不变),则桩的阻抗变化仅依赖截面积的变化。
截面的任何变化都使部分入射波产生反射。
反射波和透射波的幅值大小及方向由前述的理论决定。
(一)不考虑桩周阻尼的的影响,桩顶入射波在变截面处的反射与透射σT = σ1 [2A1 /(A1+A2)]σR= σ1[(A2 – A1) /(A1 +A2)] (2.2)及v T = v1 [2A1 /(A1+A2)]v R= -v1[(A2 – A1) /(A1 +A2)] (2.3)式中下标I、R、T分别表示入射、反射和透射。
由式(1.2)及式(1.3)可得:(1)对于截面均匀,无缺陷的桩,即A1=A2,或Z1=Z2,则有σT = σI v T =v IσR= 0 v R = 0 (2.4)可见,均匀桩不产生反射波,入射波以不变的波速和应力幅值与方向向下传播。
若在桩的顶端安装加速度传感器,则可测得各截面反射波加速度信号(或速度信号)为零。
低应变(反射波法)检测培训_OK
(3)离析(断)桩 工程桩9#,桩长10.25m。该桩现场实测波反射较强,往后同
样出现多次反射、其反射时间间隔相等,无法找出桩底反射位 置。按本工程的完整桩平均波速反算,该桩身在2m—2.2m处全 断。
20
现场钻芯取样,桩顶上部0.2m厚度无骨料,0.2—2.0m段芯样 表面有蜂窝、麻面,水泥渗量少,胶结较差,2.0—6.15m段, 砼芯破碎严重,部分砂、石分离无胶结,6.15m至桩底砼芯样 连续,呈柱状表面光滑、断口吻合、胶结较好,桩底与持力 层接触面清晰。该桩钻芯结果与低应变反射波检测结果较为 一致。
4
(二)应力波在波阻抗界面处的反射和透射 设一维平面应力波沿桩身传播到达一与传播反向垂直的 波阻抗界面。
5
根据应力波理论,由连续性条件和牛顿第三定律有
vI+vR=vt
(3)
A1(ơ1+ ơr)=A2ơt (4)
式中:v、ơ分别表示应力波的速度和应力,下标I、R、T分 别表示入射波、反射波和透射波。由波阵面动量守恒条件, 由式(4)得
与反射波同相位,并在缺陷处波形非常明显反射,反射时间为 1.41ms,按本工程完整桩的平均波速,计算出该桩实测缺陷在 2.3m处。
18
现场钻芯取样,上部0—2.30m段砼芯样连续完整,呈柱状及 短柱状,表面光滑,断口吻合,骨料分布较为均匀。中部2.40— 5.80m段砼芯样较为松散,胶结较差或无胶结现象,取中部较 为完整呈柱状体芯样,进行砼试块试压,其最大砼抗压强度 为14.1Mpa。钻芯结果与反射波检测法基本吻合。
27
2、桩身缺陷位置确定
X=1/2000⊿txC
X=1/2·c/⊿f′
采用本方法确定桩身缺陷的位置是有误差。
原因一:
低应变检测原理及波形初步判识
低应变检测原理及波形初步判识一、低应变动测原理1、低应变反射波法源于应力波理论,基本原理是在桩顶进行竖向激振,使桩中产生应力波,弹性波沿着桩身向下传播,当桩身存在明显波阻抗界面(如桩底、断裂或离析、夹泥等部位)或桩身截面积变化(如缩颈或扩径)部位,将产生反射波,利用特定的仪器设备经接收、放大、滤波和数据处理,可识别来自桩身不同部位的反射信息。
通过对反射信息进行分析计算,来判断桩身完整性,判定桩身缺陷的程度及其位置。
2、桩判定标准在《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003(以下简称《规范》)中,桩身完整性定义为:反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性的综合定性指标;桩身缺陷定义为:使桩身完整性恶化,在一定程度上引起桩身结构强度和耐久性降低的桩身断裂、裂缝、缩颈、夹泥(杂物)、空洞、蜂窝、松散等现象的统称。
注意,桩身完整性不是严格的定量指标,对不同的桩身完整性检测方法,具体的判定特征各异,但为了便于采用,应有一个统—的分类标准。
所以,桩身完整性类别是按缺陷对桩身结构承载力的影响程度,统一划分为四类的:Ⅰ类——桩身完整。
Ⅱ类——桩身有轻微缺陷.不会影响桩身结构承载力的发挥。
Ⅲ类——桩身有明显缺陷,对桩身结构承载力有影响。
一般应采用其他方法验证其可用性,或根据具体情况进行设计复核或补强处理。
Ⅳ类——桩身存在严重缺陷,—般应进行补强处理。
二、低应变动力测桩法的分类低应变动力测桩以所采用的激振方式及所观测的振动响应的不同分为两类,即瞬态法和稳态法。
(一)、瞬态法所谓瞬态法就是采用激振方式并观测橇的瞬态振动响应的方法,是对桩顶面施以轴向瞬时冲击力或施以一冲量来激发桩的振动的方式,就是桩在瞬时冲击力或冲量的作用下,桩的振动随时间的变化过程,振动时间的持续时间一般不会超过1S。
根据冲量的大小和可控制程度可分为:1、人工锤击法。
这种激振方式是最简单、方便的,但这种人工锤击方式的冲量是随机的和不能较准确控制的,并且也不是完全轴向的,因而在观测振动响应时,重复性有进较差。
低应变反射波法
低应变反射波法低应变反射波法(Low Strain Reflection Wave Method)是一种用于地下工程检测的非破坏性测试方法。
它通过观测地下土层的反射波特征,可以获取有关土层的物理性质和结构信息,从而评估地下工程的稳定性和安全性。
低应变反射波法利用了地震波在不同介质中传播速度不同的原理。
当地震波传播到不同介质的交界面上时,会发生反射和折射现象。
通过观测反射波的到达时间和振幅变化,可以推断出不同土层的厚度、密度、弹性模量等信息。
低应变反射波法的测试过程相对简单,只需要在地下钻孔中安装一个传感器,通过敲击地表或者通过震源产生地震波,然后观测传感器接收到的反射波信号。
根据反射波信号的特征,可以确定地下土层的性质。
低应变反射波法具有以下优点:1. 非破坏性:低应变反射波法不需要在地下进行开挖或者钻孔,对地下结构没有任何破坏,可以在不影响地下工程施工的情况下进行测试。
2. 快速高效:低应变反射波法测试过程简单快速,只需要几分钟到几小时的时间,可以在工程施工现场实时监测,及时发现问题。
3. 高分辨率:低应变反射波法可以提供较高的测试分辨率,可以检测到较小的地下结构变化,对于评估地下工程的稳定性具有较高的准确性。
4. 适用范围广:低应变反射波法适用于各种土层和地下结构的测试,包括土壤、岩石、混凝土等。
可以用于评估地下管道、桩基、坑道等地下工程的安全性。
低应变反射波法在地下工程中有着广泛的应用。
它可以用于地下管道的安全评估,通过观测反射波信号的变化,可以检测管道的泄漏、破损等问题。
同时,低应变反射波法也可以用于桩基的检测,可以评估桩基的质量和稳定性,及时发现桩身的缺陷和不均匀性。
除了在地下工程中的应用,低应变反射波法还可以用于地质勘探和地下水资源的评估。
通过观测反射波信号的变化,可以推断出地下岩石、土层和地下水的分布情况,为地质工作者提供有关地下地质结构的重要信息。
低应变反射波法是一种有效的地下工程检测方法。
桩基低应变(反射波法)的基本原理
桩基低应变(反射波法)的基本原理桩基低应变反射波法是一种测量地基桩芯的有效方法。
它利用从
桩芯中反射出的声波,通过位移变化率测量桩内的应变,从而得到地
基的竖向变形的信息,是一种地基桩低应变监测的先进技术。
原理是利用声波法原理,在桩顶部内装入(或者放置在桩芯上方)触发器发射声波,声波从桩底反射并传导到接收器。
接收器采集到的
数据被传输到数据处理系统,根据声波时间变化来测量桩芯的应变值,监测桩芯在低应变条件下的变形情况。
如果声波时间变化显示了变化,表明地基桩已经发生了一部分变形,继而延伸至地表变形,当前的位
置的变形对地基桩的位移有重要的意义,是一种有效的桩基低应变监
测方法。
基桩低应变反射波法检测
• 引言 • 低应变反射波法检测原理 • 基桩低应变反射波法检测流程 • 基桩低应变反射波法应用实例 • 基桩低应变反射波法优缺点 • 未来展望与研究方向
01
引言
基桩检测的重要性
01 02
确保结构安全
基桩是建筑物的基础,其质量直接关系到建筑物的安全性和稳定性。通 过检测基桩的质量,可以及时发现潜在的问题,避免因基桩质量不达标 导致的建筑物损坏或倒塌。
提高工程质量
对基桩进行检测是工程质量控制的重要环节。通过检测,可以及时发现 施工中的问题,采取相应的措施进行纠正,提高工程质量。
03
降低维护成本
如果基桩存在质量问题,将会导致建筑物在使用过程中出现各种问题,
如沉降、开裂等。通过基桩检测,可以及时发现并处理问题,避免因小
问题积累导致大问题出现,从而降低维护成本。
数据处理与结果分析
数据预处理
对采集到的原始数据进行滤波 、去噪等处理,提高数据质量
。
波形分析
对处理后的数据进行波形分析 ,识别和提取反射波信号的特 征参数。
结果判定
根据反射波信号的特征参数, 结合基桩设计参数和施工情况 ,对基桩质量进行判定。
出具检测报告
将检测结果整理成报告,提供 给相关单位或个人使用。
量基桩进行检测。
实时性强
低应变反射波法可以在基桩施工完成 后立即进行检测,提供实时反馈,有
助于及时发现和解决问题。
覆盖范围广
该方法适用于各种类型的基桩,包括 灌注桩、预制桩等,覆盖范围较广。
无损检测
该方法不会对基桩造成损伤,可以保 证基桩的完整性。
缺点
对检测人员要求高
受环境因素影响较大
低应变反射波法需要经验丰富的专业人员 进行操作,对检测人员的技能和经验要求 较高。
低应变反射波法
传感器:用于接 收和传递地震波 信号
数据采集器:对传 感器接收的信号进 行采集、处理和记 录
计算机:对采集 的数据进行分析 和处理
软件:用于控制 测量过程、数据 分析和解释
准备工作:选择合适的传 感器、校准设备、确定测 量方案等
安装传感器:将传感器安 装在试件表面或内部
采集数据:通过设备采集 反射波信号,并记录数据
添加标题
弹性波的产生:物体受到外力作用时发生形变,形变部分又会对周围物体产生力的作用,从 而使弹性波传播开来。
添加标题
弹性波的种类:纵波和横波。纵波是推进波,地面上常见的声波、光波和地震中的P波等都是 纵波;横波是剪切波,地震中的S波、表面张力波等都是横波。
添加标题
弹性波的传播速度:与介质的弹性常数有关,弹性常数越大,传播速度越快。
测量原理:通过在桩 顶施加激振力,产生 低频弹性波,并记录 桩顶的振动响应信号
弹性波传播:弹性波 在桩身中传播,当遇 到桩身截面变化或桩 底时,会产生反射波
反射波识别:通过分 析反射波信号的特征 ,可以确定桩身截面 变化或桩底的位置
测量精度:低应变反 射波法具有较高的测 量精度,能够准确判 断桩身完整性
添加文档副标题
目录
01.
02.
03.
04.
05.
06.
添加 标题
定义:低应变反射波法是一种通过在桩顶施加激振力,测量桩顶反射波信号,从而确定桩身完整性、缺陷位 置和程度等信息的无损检测方法。
添加 标题
原理:低应变反射波法基于一维波动理论,将桩视为弹性杆件,通过在桩顶施加瞬态激振力,产生沿桩身传播的弹性波,当 波遇到桩身缺陷或桩底界面时,会产生反射波,通过测量反射波信号的时域波形或频域特性,可以确定桩身完整性、缺陷位 置和程度等信息。
基桩低应变反射波法典型时域信号识别技术研究
第3 5卷
05 .0 025 .
喜
0
-. o25
g
深度 / m
深度/ m () 贴 不 良 b粘
一
() 贴 牢 固 a粘
图 1 传 感器 粘贴 效 果 对 比 曲线
F g 1 C mp r o fd fe e tn mg e e t o e s r i . o a i n o i r n x f cs f n o s s s
应用 中, 该法具有一定的局限性 . j由于反射信号的影响因素多变, 该法的使用效果 主要取决于测试分析人
员对 岩土工 程 、 工工 艺 的理解 和波 形测 试实 践与 分 析经 验 . 了提 高该 法 的实 际应 用 效果 , 文 根 据检 测 施 为 本
实践和现场试验结果 , 对低应变反射波法检测 中经常出现的典型时域信号进行 了分析研究 .
当出现首波明显加宽 、 信号波浪式振荡等异常现象时 , 应首先考虑到传感器存在黏合不 良因素 的影响, 并重
新黏结传感器后进行重复检测 . 1 图 为同一根桩传感器虚黏和黏合牢 固时 的对 比检测 曲线 . 由图 1 可以看
出: 传感器黏合牢固, 波形规则 , 桩底反射信号清晰; 传感器黏合不 良可导致首波变宽, 信号震荡明显加大 , 桩 底反射信号无或不明显, 大大降低检测信号的判读效果 .
摘要: 结合基 桩 完整性 PT现 场对 比试验 , 低应 变反 射 波法现 场测 试和 室 内分析 出现 的典 型疑 难 I 对 检 测信 号进行 了分 析研 究 . 结果表 明 , 感器粘 贴好 坏 、 区 内浅部 缺 陷的存 在及 深度 变化 、 传 盲 长桩段 扩 颈桩 的存在 、 周 土层 软硬 夹层 的组 合特 性及 嵌 岩桩 桩 底岩 土特 性 变化 等 在低 应 变反射 波 法检 桩 测 曲线上 均具 有典 型 的反 射 信号 , 正确认 识 这 些反射 信号 的特征 , 以保 证低 应 变反射 波 法具有较 可
低应变反射波法对缺陷的判定
低应变反射波法(Low Strain Reflection Wave Method)是一种用于评估土壤和混凝土结构中缺陷的非破坏性测试方法。
该方法主要适用于评估基础桩的质量和完整性,以及检测土壤和混凝土中的空洞、裂缝、松散区域等缺陷。
低应变反射波法的工作原理是利用传感器或称为振发器在桩身上施加低频振动力或冲击,产生反射波。
通过接收和分析反射波的特征,可以判断桩体或土壤中是否存在缺陷。
一般情况下,反射波会受到缺陷的影响而发生幅度变化或延迟。
在使用低应变反射波法进行缺陷判定时,一般会进行以下步骤:
准备工作:包括确定测试的位置和方法,选择适当的传感器和仪器设备,并进行校准。
施加振动力或冲击:通过振发器或冲击器施加低频振动力或冲击,将能量传递到被测试的桩体或土壤中。
接收反射波:使用接收传感器接收并记录反射波的信号,通常是通过传感器接收和转换反射波的应变信号。
分析反射波:对接收到的反射波信号进行分析和处理,比较反射波的幅度、时间延迟等特征,以确定是否存在缺陷。
缺陷判定:根据分析结果,结合事先设定的判定标准和经验,判断桩体或土壤中的缺陷情况。
需要注意的是,低应变反射波法是一种表面测试方法,其适用范围和判定准确性会受到多种因素的影响,如土壤类型、桩体材料和尺寸、测试设备的性能等。
因此,在实际应用中,应结合其他测试方法和专业工程评估,综合考虑各种因素,以得出准确的缺陷判定结论。
反射波法低应变检测 共62页
11
1.3表面波(瑞利波) 固体介质表面受到交替变化的表面张力,使介质表面的质
点发生相应的纵向振动和横向振动,结果使质点作这两种振动 的合成振动,即绕其平衡位置作椭圆振动,椭圆振动又作用于 相邻的质点而在介质表面传播,这种波称为表面波。
下图为表面波传播示意图。图中示出了瞬时的质点位移状 态,右侧的椭圆表示质点振动的轨迹。由图可知,它在固体表 面(XZ平面)沿X方向传播。质点在XY平面内作椭圆振动。
反射波法 低应变检测
1
第一篇 概述
2
桩的动测技术与传统的静载荷试桩相 比,具有检测速度快、费用低、设备轻便 等优点。
低应变检测主要用于检测混凝土桩的 桩身完整性,是一项综合定性分析的检测 技术。
桩基动测技术可分为低应变和高应变两类。
3
低应变动测方法主要有
反射波法、
机械阻抗法(瞬态阻抗法和稳态阻抗法)、
产生交替变化的伸长和压缩形变,质点产生疏密相间的纵向振动, 振动又作用于相邻的质点而在介质中传播。此时介质质点的振动方 向和波动的传播方向相同,这种波称为“纵波”,如下图所示。
•任何弹性介质在体积变化时都能产生弹性力,所以纵波可以在任何弹性介质 (固体、液体、气体)中传播。由于纵波的发生与接收都比较容易,因而在 工业探伤、故障诊断中得到广泛的应用。桩的动测技术中主要采用纵波。
反射波法是用手锤或力棒激振; 瞬态机械阻抗法是用手锤敲击; 水电效应法采用高压放电产生脉冲力; 动力参数法使用手锤或特制的穿心锤冲击; 球击法顾名思义采用铁球冲击
2、稳态法:稳态法是对桩顶面施以一个幅值恒 定的轴向谐振力来激发桩的振动。稳态机械 阻抗法及共振法属于稳态法。
低应变检测原理及波形初步判识
低应变检测原理及波形初步判识一、低应变动测原理1、低应变反射波法源于应力波理论,基本原理是在桩顶进行竖向激振,使桩中产生应力波,弹性波沿着桩身向下传播,当桩身存在明显波阻抗界面(如桩底、断裂或离析、夹泥等部位)或桩身截面积变化(如缩颈或扩径)部位,将产生反射波,利用特定的仪器设备经接收、放大、滤波和数据处理,可识别来自桩身不同部位的反射信息。
通过对反射信息进行分析计算,来判断桩身完整性,判定桩身缺陷的程度及其位置。
2、桩判定标准在《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003(以下简称《规范》)中,桩身完整性定义为:反映桩身截面尺寸相对变化、桩身材料密实性和连续性的综合定性指标;桩身缺陷定义为:使桩身完整性恶化,在一定程度上引起桩身结构强度和耐久性降低的桩身断裂、裂缝、缩颈、夹泥(杂物)、空洞、蜂窝、松散等现象的统称。
注意,桩身完整性不是严格的定量指标,对不同的桩身完整性检测方法,具体的判定特征各异,但为了便于采用,应有一个统—的分类标准。
所以,桩身完整性类别是按缺陷对桩身结构承载力的影响程度,统一划分为四类的: Ⅰ类——桩身完整。
Ⅱ类——桩身有轻微缺陷.不会影响桩身结构承载力的发挥。
Ⅲ类--桩身有明显缺陷,对桩身结构承载力有影响。
一般应采用其他方法验证其可用性,或根据具体情况进行设计复核或补强处理。
Ⅳ类——桩身存在严重缺陷,—般应进行补强处理。
二、低应变动力测桩法的分类低应变动力测桩以所采用的激振方式及所观测的振动响应的不同分为两类,即瞬态法和稳态法。
(一)、瞬态法所谓瞬态法就是采用激振方式并观测橇的瞬态振动响应的方法,是对桩顶面施以轴向瞬时冲击力或施以一冲量来激发桩的振动的方式,就是桩在瞬时冲击力或冲量的作用下,桩的振动随时间的变化过程,振动时间的持续时间一般不会超过1S。
根据冲量的大小和可控制程度可分为:1、人工锤击法.这种激振方式是最简单、方便的,但这种人工锤击方式的冲量是随机的和不能较准确控制的,并且也不是完全轴向的,因而在观测振动响应时,重复性有进较差.2、自由落锤冲击法。
低应变反射波法检测结果的验证方法
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用感 官验 证 、开 挖 验证 、钻 孔 取 芯 验 证 、高 应 变 检 测 验 证 、 水 下 摄像 验证 、 载 试 验 验 证 法 。 合 我 国 工 程 检 测 实 践 经 静 结 验 ,探讨 低 应 变 反 射 波 法 检 测 桩 身 完 整 性 结 果 的 验证 方 法
很有实际意义。
12 .
基 本 原 理
低 应变 反射波 法检测 桩身结 构完整 性的基 本原理 是 : 通 过 在 桩 顶 施 加 激 振 信 号 产 生 应 力 波 ,该 应 力 波 沿 桩 身 传
低应变检测方法
低应变检测
一、检测原理
基桩低应变动力检测反射波法的基本原理是在桩身顶部进行竖向激振,弹性波沿着桩身向下传播,当桩身存在明显波阻抗差异的界面(如桩底、断桩和严重离析等部位)或桩身截面面积变化(如缩径或扩径)部位,将产生反射波。
经接受放大、滤波和数据处理,可识别来自桩身不同部位的反射信息,以判断桩身完整性。
二、现场测试方法
(1)把混凝土桩顶灌浆部分凿去凿平,使桩顶出露新鲜表面,为减少杂波干扰,此表面必须平整干净,出露的钢筋不应有较大晃动;
(2)传感器应稳固地粘放在桩顶上,并进行敲击测试;
(3)每根桩测试曲线如出现异常波形应在现场及时研究,排除影响测试的不良因素后再重复测试;
三、检测仪器及设备
(1)检测仪器的主要技术性能指标应符合《基桩动测仪》JG/T 3055的有关规定,且应具有信号显示、储存、和处理分析功能。
(2)瞬态激振设备为能激发宽脉冲和窄脉冲的力锤。
四、检测结果分析
根据桩身测试的原始记录,经数据分析处理后将桩身完整性划分为四个等级,其评定标准为:
一般来说,Ⅰ、Ⅱ类桩可以满足设计要求;Ⅲ类桩可否使用由设计单位根据具体工程做决定;Ⅳ类桩无法使用,做报废处理。
低应变反射波检测方法简介
B RIDGE&TUNNEL桥梁隧道适用范围低应变反射波法是目前国内外使用最广泛的一种基桩无损检测方法,它集一维弹性波动理论对实测桩顶速度或加速度响应信号的时、频域特征来分析判定被检桩的桩身完整性,其中包括桩身存在的缺陷位置及其影响程度、桩端与持力层的结合状况。
根据一维弹性杆件波动理论,对由桩顶锤击产生的下行压缩波来说,当桩身某处波阻抗发生变化时将产生上行反射波。
从广义讲,在某一桩身截面处波阻抗的降低,则表现为反射波与入射波的相位相同,如夹波、离析、缩径甚至断裂等;反之则表现为相位相反,如扩径等。
因此,仅仅通过反射波的相位特征来判定桩身缺陷的具体类型具有一定的困难。
另外,尽管目前国内外一些研究单位和厂家推出的反射波时域曲线拟合软件,但对桩身及其受地基土的作用难以给出可信度较高的定量分析结果,只能采用近似模拟方法。
因此,本办法在应用中尚需结合岩土工程地质和施工技术资料,通过综合分析来对桩身和桩端存在的缺陷及其类型和影响程度作出定性判定。
由于其桩身反射信号复杂和桩端反射不易识别,依据一维杆件中的弹性波理论,本办法即不能应用于水泥土桩等非刚性材料桩,也不能用于混凝土竹节桩等异型刚性材料桩。
在桩顶受到低能量锤击的作用下,低应变弹性波在桩中传播至桩端,并反射回桩顶被传感器所接受。
人们既可利用时域信号中的桩端反射时间来计算波在桩中的传播速度,也可利用该场地被检桩的平均波速来估算桩的长度。
但由于桩身材料和地基土的阻尼及辐射阻尼效应,波的能量将随着传播距离的增大而衰减,当被检桩超过一定的长度后,不易测得清晰易辩的深部桩身缺陷和桩端反射波,因此本办法检测受到了一定的限制。
另外,桩端反射波的可辩性除受桩的长径比控制外,还与桩侧土的弹性模量或波速的高低密切相关,故新规程未对桩的长径比做具体的定量规定。
对于嵌岩桩,由于桩端嵌入基岩之中,往往存在有桩材料与基岩广义波阻抗相接近的情况,使得在时域曲线上桩端反射不明显或基本无法识别,这时就应结合岩土工程勘察资料和实测时域曲线来判断桩端嵌固情况。
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低应变反射波法信号识别方法1 传感器粘贴效果识别从理论上讲,传感器越轻且越贴近桩顶面,测试信号也越接近桩面质点振动,测试效果越好。
目前,传感器安装普遍采用粘贴方式。
橡皮泥具有柔性大、污染小、衰减小、价格便宜等优点,将橡皮泥用作传感大器的黏合剂一般可取得较好的检测信号。
如果桩同处理不平整、桩顶面未清洗干净或寒冷季节使用,传感器常会出现虚粘现象,导致检测信号失真,影响判识。
因此,用橡皮泥作黏合剂时,如果出现首波明显加宽、信号波浪式振荡等异常现象,应首先考虑传感器粘贴不牢,需重新粘结牢后再做检测。
图1 为同一根桩传感器虚粘和粘合牢固时的对比检测曲线。
图1 传感器粘贴效果对比曲线由图1 可以看出,传感器粘合牢固,波形规则,桩底反射信号清晰;传感器粘合不良,可导致首波变宽,信号震荡明显加大,桩底反射信号没出现或不明显,大大降低了检测信号的判断效果。
2 测试盲区内的缺陷识别桩身浅部缺陷是桩基工程中最常见的缺陷。
从桩身轴力传递特性可知,该类缺陷位置浅,在工作荷载下最易发生材料破坏,并且对工程质量危害最大。
同时,浅部缺陷造成波形畸变,并且这种畸变很容易使桩身其他部位产生缺陷屏蔽。
桩顶至其以下2m 左右深度范围称为测试盲区。
在测试盲区桩顶应力波传播复杂,信号干扰大。
如果盲区内存在缺陷,由于激振脉冲有一定的宽度,则在脉冲宽度内,应力波遇到缺陷产生的上行反射波信号,将与能量较大的入射重叠在一起,从而给桩身浅部缺陷信号的判别增加难度。
尽管测试盲区的桩身缺陷判别难度较大,但并不是无法判断,因为该类缺陷发生频率高、位置浅,易于通过开挖方式予以验证,所以可以通过不断的对比测试和开挖验证,来找出该类缺陷在曲线上的特征和变化规律,以指导该类缺陷的识别。
实践表明,根据以下特征对桩身浅部缺陷特别是严重缺陷进行判别效果较好。
完整桩波形,衰减规则,无缺陷反射波存在,桩底反射信号清晰(见图2(a))。
如果波形特征表现为较宽的入射脉冲,或首波为非半正弦波或呈明显不对称半正弦波,波形在整体上呈现低频大振幅衰减振动,波形振荡延续时间长(见图2(a)),首波后反冲异常增大(见图2(c)),反冲后曲线明显在零线以上较长时间不归零或质点振动幅值异常增大(见图2(d)),则表明有浅部断桩或其他类型的严重浅图2 浅部缺陷现场试验曲线部缺陷存在。
一般来说缺陷越严重,缺陷位置越浅,曲线异常特征越明显。
此外,浅部位的全断面缺陷还常伴有敲击声音异常或明显的桩顶和桩周土振动感等。
因为当敲击桩头产生的脉冲较宽时,直达信号常常会掩盖桩顶附近的缺陷反射信号,所以可以利用灵敏度高、阻尼比恰当、高频性能好的传感器,来提高桩身浅部缺陷的分辨率。
在现场检测时,一般是通过增加锤头的硬度、减小锤体尺寸和质量以及在桩顶坚硬点激发等措施,来增加激振信号的高频成分,这可以有效提高盲区内缺陷的识别精度。
例如,使用能激发出较低频率脉冲的大质量木棒敲击桩顶时难以精确辨识出的浅部缺陷,在较高频率脉冲中的脆性尼龙锤敲击下可以清晰地显示出来(见图3)图3 激发频率高低对比试验曲线3 长桩段扩颈桩信号识别实践证明,桩身扩颈不会对基桩的正常使用产生不利影响,因此,检测分析中一般不将扩颈看作是桩身缺陷。
从桩身应力波反射规律可知,桩身扩颈引起的桩身反射信号与缺陷反射信号具有相反的相位特征。
正常情况下,桩身的扩颈信号与主信号极易辨别。
一般来说,扩颈在检测曲线上表现为单一的负向反射信号。
如果桩峰某处扩颈明显且长度较大,则在扩颈段开始处反相扩颈信号明显,在扩颈段结束处也会因桩身截面恢复到正常截面而出现明显的正向反射信号,仅从反射相位来分析,此反射信号与正常的桩身缺陷信号难以区别,此时应将检测信号与桩底反射特征、土层分布和基桩施工情况结合起来进行综合判定,否则可能造成严重误判。
图4 为一般扩颈与长桩段扩颈的对比曲线。
由图4(a)可以看出,该桩桩顶以下11m 左右处的单一扩颈表现为同一深度处有一明显的单一负反射信号,桩底反射信号清晰。
图4 单一扩径与复杂扩径对比曲线由图4(b)可以看出。
该桩桩顶以下5.2m 处出现非常明显的负向信号,表明该深度处桩身出现非常明显的扩颈现象,但10.8m 处又出现一非常明显的正向反射信号,表明该深度处截面缩小非常明显,似乎存在严重的桩身缺陷现象。
综合分析检测曲线、施工记录和土层分布特征后发现,5.0- 11.0m范围内混凝土灌筑理论方量为15.1m3,但施工中实际浇筑方时为32.6m3,出现严重的超灌现象。
据此计算,该范转内实际桩径超过1600mm,即该扩颈段桩身阻抗为设计桩身阻抗的4 倍以上,因此,10.8m 处的正向反射信号即为该扩颈段结束处的正常反射信号。
考虑到该桩桩底反射较明显,将该桩判为完整桩,从而避免了桩身质量的严重误判。
为慎重起见,在该桩桩顶至其以下13.0 的范围内进行了取芯验证,并利用取芯孔进行了声波透射法检测。
检测结果表明,10.8m 左右处无桩身缺陷。
4 桩周土阻力对波形的影响由于桩周土对桩身中应力波的阻力作用,桩身应力波所到之处均激发出能引起桩身质点反向振动的土阻力波,应力波发生指数衰减,浅部桩周土阻力引起的上行压力波还可导致首波出现宽缓的负向反冲信号。
由于桩周土阻力会导致应力波衰减,利用幅值进行缺陷测试深度会减小;同时桩身正常反射信号的接收会受到干扰,应力波衰减严重时可导致对桩身质量的误判。
实践表明,土层性质对桩中波传播特性的影响很大,且不同的土层状况对波形有不同的影响。
较坚硬土层中存在软弱土夹层时,波形曲线在软弱土层位置会出现同向反射信号,容易得出缺陷的错误结论,软弱土层中存在坚硬土夹层时,波形曲线在坚硬土层位置会出现反向反射信号。
容易得出扩颈的错误结论。
图5(a)为接桩位置在桩顶以下11m 处时桩的检测曲线。
该桩桩底反射信号明显,桩顶以下18m范围内以硬塑粉质粘土为主,地基承载力达120kpa。
由于在深度15 左右处存在一厚度为1.5m左右的有机质丰富的淤泥质土,地基承载力仅为35kpa,因此在该桩桩顶以下的14.7m 处出现明显的正向反射,应是软弱土层所致,而非桩身缺陷反射。
图5(b)对应的桩,在施工深度范围内土层总体以淤泥质软土为主。
但钻孔资料显示该处桩顶以下12- 14m 处存在一较硬的含砾砂层,该层土的地基承载力是上下土层承载力的5 倍多,由于PHC管桩不可能存在阻抗明显增大段,该桩桩顶以下13m 左右处出现明显的负向反射,一定是由软弱土层中所夹的较坚硬土层造成的。
图5 软硬土层夹层对波形的影响对比5 嵌岩桩桩底反射识别嵌岩桩是指桩端嵌入基岩一定深度的大直径灌注桩,它主要应用于特大桥、高层建筑、重型厂房等建筑物的基础。
由于嵌岩桩桩底持力层为基岩,基岩特性、风化状况及桩底沉渣情况不同,嵌岩桩桩底反射与摩擦桩桩底反射相比较,常常具有更为复杂的信号特征。
由应力波传播原理可知,当桩底岩石的波阻抗相差不大时,即使桩较短,桩底反射也难以辨认。
图6(a)为赤峰某工程轻微嵌和微风化砂岩的人工挖孔桩的检测曲线。
由于桩底岩层坚硬,桩底无沉渣存在,该检测曲线桩底反射不明显。
当桩底为强度较低的砂页岩或强风化岩石,或嵌岩深度小或未入岩,或桩底沉渣较厚时,桩底岩土层波阻抗可能明显小于桩身混凝土的波阻抗,此时桩底反射类似于摩擦型桩的桩底反射。
图6(b)为赤峰某职业学校轻微进行强风化砂岩的人工挖孔检测曲线。
由于桩底岩石强度较低,该检测曲线出现了明显的同向桩底反射。
大多数情况下嵌岩桩入岩深度为1.5- 3.0D(D为桩径),当桩嵌入的岩层强度较混凝土高,或入岩深度较大,桩端嵌岩部分与基岩构成一体时(此时相当于桩的截面积变大,波阻抗突然增大),检测曲线出现与入射波方向相反的桩底反射,如图6(c)所示。
当入岩深度较大时,桩身应力波在基岩面会发生反向反射,同时透射波沿嵌入岩层中的桩身混凝土继续向下传播。
若嵌入的岩层相对较软或桩底沉渣较厚,则入嵌段桩身与桩底岩土层间会产生同向的桩底反射。
图6(d)赤峰某桥梁嵌入高强度流纹岩的钻孔桩检测曲线。
从该曲线可以看出,该桩在约37m 位置处入岩,反向反射明显。
但该桩与其他桩不同的是,桩底出现明显的同向反射。
分析结果表明,该同反射源自该桩过厚的桩底沉渣。
这一结论与其后进行的钻芯法检测结果一致。
钻芯法检测发现,该桩桩沉渣厚度超过50mm,大大超过设计要求。
图6 嵌岩桩桩底反射曲线对比[反射波法]桩底持力层严重破碎或岩层中有破碎夹层的嵌岩桩时间:11-10-10 栏目:低应变反射波法, 桩基检测作者:Tester 评论:0 点击: 730 次本文标签:低应变 , 动测 , 反射波法 , 嵌岩桩 , 破碎夹层桩底持力严重破碎或岩层中有破碎夹层的嵌岩桩检测波形如图14~170—4桩底持力层为弱风化花岗岩,裂隙较发育,岩心呈短柱状、块状;1—1桩底以下约50cm厚岩芯呈块状、碎石状,施工单位解释,可能为终孔前的冲孔过程中落锤过高所致;1—4桩底以下约200cm厚岩芯为粒径约2~3cm碎石(在桩身下部有明显扩颈);0-3桩底以下约8Ocm厚持力层为弱风化花岗岩,往下为40era厚的强风化夹层,再往下又为弱风化花岗岩,桩底之后的同相反射为该强风化夹层的反射。
具有这种波形的嵌岩桩的检测结果是最容易产生异议的,一方面,从检测的角度,这种裂隙发育或十分破碎岩层本身就是波阻抗的减小,表现为同相反射,由于检测方法的局限性,检测人员很容易将其判为桩底沉渣或未嵌岩等极不利缺陷;另~方面,由于受场地地质条件的限制,设计人员本来在设计时就是把桩设计支承在这种岩层。
事实上,这种裂隙发育或十分破碎的岩层在未经挠动的情况下,彼此之间相互紧密排列在~起,在三向受压的条件下,其承载力还是比较高的。
因此,在检测分析时一定要详细了解场地的地质钻探资料。
低应变时域信号识别技术时间:11-10-14 栏目:低应变反射波法, 桩基检测作者:Tester 评论:0 点击: 522 次本文标签:低应变 , 信号 , 分析 , 动测 , 反射波法 , 影响因素 , 时域分析文章目录[隐藏]o1传感器粘贴效果识别o2测试盲区内的缺陷识别o3长桩段扩颈桩信号识别o4桩周土阻力对波形的影响从理论上讲,传感器越轻且越贴近桩顶面,测试信号也越接近桩面质点振动,测试效果越好。
图6为同一根桩传感器虚粘和粘合牢固时的对比检测曲线。
由图6可以看出,传感器粘合牢固,波形规则,桩底反射信号清晰;传感器粘合不良,可导致首波变宽,信号震荡明显加大,桩底反射信号无或不明显,大大降低了检测信号的判读效果。
图6传感器粘贴效果对比曲线2测试盲区内的缺陷识别桩身浅部缺陷是桩基工程中最常见的缺陷。
从桩身轴力传递特性可知,该类缺陷位置浅,在工作荷载下最易发生材料破坏,并且对工程质量危害最大。