低应变动测原理2讲解
低应变法检桩
低应变法检桩低应变法（Low strain method）是一种常用于桩基检测的无损检测方法。
该方法基于桩与周围土体之间的互作用，并通过测量桩体表面产生的应变来评估桩的质量和完整性。
下面将介绍低应变法的原理、设备以及在桩基工程中的应用。
1. 原理：低应变法是基于桩体与周围土体之间的相互应变影响的原理。
当施加一个小幅度的交变载荷时，桩体表面出现微小的应变变化。
这些变化将沿着桩体传播到土体中，并通过受土体约束的地表上产生的应变信号进行检测和分析。
通过分析这些信号的特征，可以评估桩的质量和完整性。
2. 设备：低应变法的主要设备包括振动器、传感器和数据采集系统。
振动器用于施加小幅度的交变载荷到桩体上，通常通过压电元件或振动器激励器来实现。
传感器用于测量桩体表面产生的应变信号，常用的传感器有应变计和纤维光栅传感器。
数据采集系统用于记录和分析传感器捕获到的数据，通常由计算机软件和硬件组成。
3. 应用：低应变法在桩基工程中有广泛的应用。
它可以用于评估桩的质量、完整性和嵌入深度。
以下是低应变法在桩基工程中的几个常见应用：a. 桩基质量评估：通过监测桩体表面的应变信号，可以评估桩的质量和完整性。
当桩体有缺陷或损坏时，应变信号会显示出特定的图案，可用于判断桩的质量状况。
b. 桩身变形识别：低应变法还可以用于监测桩身在荷载作用下的变形情况。
通过比较不同荷载条件下的应变信号，可以确定桩体的变形特征，并评估其变形性能。
c. 桩基嵌入深度确定：利用低应变法可以确定桩体的嵌入深度。
通过测量桩体表面的应变信号，可以确定桩体与土体之间的互作用区域，并进一步确定桩体的嵌入深度。
d. 桩基施工质量监控：低应变法还可以用于监控桩基施工质量。
在桩基施工过程中，通过实时监测桩体的应变信号，可以及时发现施工质量问题，并采取相应的措施进行调整。
综上所述，低应变法是一种常用的桩基检测方法，通过测量桩体表面产生的应变信号来评估桩的质量和完整性。
它在桩基工程中可以广泛应用于桩基质量评估、桩身变形识别、桩基嵌入深度确定和桩基施工质量监控等方面。
低应变动测中波速影响因素的分析
低应变动测中波速影响因素的分析低应变动测法是当前桩基检测工作中对桩身完整性检测普遍使用的方法，具有快捷、简便、有效、经济的特点。
而在低应变动测法曲线分析的过程中，波速是一个很重要的参数，波速准确性直接影响桩身缺陷位置判断的准确性。
标签：低应变动测；波速；影响因素；分析0 引言低应变动测主要用于桩基完整性检测，其将基桩看成一维均匀介质，以一维波动理论为基础，通过在桩顶施加一个激励信号产生沿桩身传播的弹性波，当弹性波遇到缺陷或传播至桩底时，波阻抗变化较大，原有的振动发生变化，在缺陷位置会产生一个反射波，由安装在桩顶的检波器接收，通过分析检波器接收到的反射波判断桩身的完整性。
1 低应变检测基本原理假设桩为一维线性弹性杆，其长度为L，横截面积为A，弹性模量为E，质量密度为ρ，弹性波速为C（C2=E/ρ），广义波阻抗为Z=AρC；推导可得桩的一维波动方程：2 波速影响因素分析本文仅对桩基检测实地测试中的测试波速做相关讨论，主要影响因素为介质及人工操作的差异性。
2.1 客观因素——介质（砼）对波速的影响弹性波在桩身传播速度的影响因素有很多，如砼强度、施工工艺、骨料的品种、粒径等。
但一般认为砼强度影响最大，在相同情况下，弹性波在桩身的传播速度和桩身砼强度呈正相关关系。
图3为湖北荆州某工地基桩检测曲线，该桩桩身砼强度为C30，弹性波在桩身传播速度为3.56km/s，和武汉地区桩身砼强度同为C30的传播速度差距较大。
据了解，该项目砼生产厂家使用的骨料与武汉区别很大，这可能是引起波速差距大的主要原因之一。
2.2 主观因素——激发位置与收发距对波速的影响实际操作中，激发位置与检波器间距对波速的影响体现在两方面：①按照理论，数据处理时应以入射波起跳点为时间零点，若以入射波波峰为时间零点，因波在桩身传播能量衰减会导致频率降低，反射波脉冲宽度增加，产生误差。
但在实际操作中，因反射波起跳位置不易确定，往往以入射波波峰为时间零点，而激发位置与检波器间距越远，脉冲宽度越宽，所测波速误差越大。
低应变检测图解教材
一、低应变法检测的概念 二、低应变法的现场检测 三、 检测数据的分析和结果判断
基桩检测
一、低应变法检测的概念 1 .1目的 根据国家行业标准《建筑基桩检测技
术规范》JGJ 106-2003、J256-2003对低应 变工程检测做必要的细化和补充。
基桩检测
1.2主题内容与适用范围 为了确保现场低应变动力检测的正常
基桩检测
2.4桩的激振点部位和检测 （1）实心桩的激振点宜选择在桩头中心部位，
传感器应粘贴在距桩中心约2/3R处。敲击产生 的应力波除向下传播外，也沿径向周边传播， 从周边反射回来的波与圆心外散的波会发生迭 加。理论与实践表明，2/3R处波的干扰最小。 空心桩的激振点及传感器安装位置应选择在壁 厚1/2处且应在同一水平面上，与桩中心连线形 成的夹角宜为90°。将加速度计粘贴在磨平过 的桩顶表面，粘巾处可用大膏、黄油、橡皮泥 作为耦合介质。
Z=波阻抗 ρ=密度
Z=K/ ρ s 正常
K=常数 S=截面积
裂、夹、 离、缩
Z变大、 ρ变小或S变小的过程
扩径
Z变小 S变大的过程
断桩
t2-t1=t3-t4
基桩检测
二、低应变法的现场检测 2.1/检测数量
基桩检测
检测系统框图
基桩检测
2.2对环境条件的要求 检测仪器应具有防尘、防潮性能，并应
进行，取得正确可靠的检测数据，使低 应变动力检测工作规范、有序，特制定 基桩低应变检测作业指导书。 本作业指导书适用于检测各类预制桩 和混凝土灌注桩的桩身质量，推定缺陷 类型，性质及其部位。
基桩检测
1.3人员职责 检测人员：负责按照低应变方法对被检
样品进行检测。 复核人员：负责对检测操作是否规范以
低应变检测(RSM-PRT)PPT课件
目录
第一章 基本概念及检测原理 第二章 检测系统 第三章 现场检测技术 第四章 实测波形汇编
第一章 基本概念及检测原理
目录
第一节 应力波基本概念 第二节 应力波在桩中的传播 第三节 低应变的检测原理
第一章 基本概念及检测原理
基本概念
应力波基本概念
应力波：当介质的某个地方突然受 到一种扰动，这 种扰动产 生的变形会沿着介质由近及远传播开去， 这种扰动传播的现象称为应力波。
桩顶面应平整、密实、并与桩轴线基本垂直
第三章 现场测试技术
传感器安装
传感器用耦合剂粘结时，粘结层应尽可能薄 必要时可采用冲击钻打孔安装方式 传感器安装面应与桩顶面紧密接触
第三章 现场测试技术
传感器安装
传感器耦合
黄油耦合 橡皮泥耦合 口香糖耦合
使传感器与桩头粘合在一起，要求越紧越好。
说明：传感器是否安装好，可用手指轻弹传感器 侧面，若传感器纹丝不动则说明已经安装好。
第一章 基本概念及检测原理
检测原理
反射波法用于检测基桩完整性 的基本假设
➢桩自身 ：一维、连续、均质、线弹性 ➢没有考虑桩周土的影响 ➢没有考虑桩土耦合面的影响
第一章 基本概念及检测原理
检测原理
反射波法的检测原理
通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应 力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如蜂 窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面（即波 阻抗发生变化）时，将产生反射波，检测分析反 射波的传播时间、幅值、相位和波形特征，得出 桩缺陷的大小、性质、位置等信息，最终对桩基 的完整性给予评价。
第三章 现场测试技术
波形分析
各类桩容易发生的质量问题
（2）沉管灌注桩 ➢缩颈——成形后的桩身局部小于设计要求 ➢断桩及桩身混凝土坍塌——桩身局部分离，甚 至有一段没有混凝土；桩身某一部位混凝土坍塌， 坍塌处上部没有混凝土 ➢桩身夹泥——桩身混凝土有泥夹层
低应变法检测原理及案例
低应变法检测原理及案例宝子们！今天咱来唠唠低应变法检测这个事儿。
先说说低应变法检测原理哈。
你可以把要检测的桩想象成一个小怪兽，这个小怪兽藏在地下，咱得想办法知道它内部是不是有啥毛病。
低应变法呢，就像是给这个小怪兽来个小震动，然后看它的反应。
具体来说呀，咱用一个小锤子在桩顶轻轻敲那么一下，就像在小怪兽的脑袋上轻轻弹了个脑瓜崩儿。
这一敲呢，就会产生应力波，这个应力波就会沿着桩身往下跑。
如果桩身是健康的、完整的，那这个应力波就会比较顺畅地跑下去，再反弹回来，就像一个小球在一个光滑的管道里弹来弹去一样。
但是呢，如果桩身有缺陷，比如说中间有个地方断了或者有个大空洞，那这个应力波到了这个地方就会像遇到了一堵墙一样，一部分波就会反射回来，而且这个反射回来的波和正常的波就不一样啦。
咱就可以通过检测这个反射波的情况，来判断桩身是不是有问题，就像通过小怪兽被弹脑瓜崩儿后的反应来判断它是不是哪里不舒服一样。
咱再聊聊案例吧。
就说我之前经历过的一个工程。
那是一个盖大楼的工程，地下的桩可多啦。
有一根桩看起来好像没啥问题，表面也挺光滑的。
可是呢，按照规定还是得做低应变法检测。
检测的师傅就拿着小锤子，“当当当”地敲了几下。
结果仪器上显示的波就有点怪怪的。
这就像是小怪兽本来应该正常叫几声，结果却发出了一种很奇怪的声音。
师傅就仔细研究这个波形，发现这个波在桩身大概中间的位置有一个很强的反射信号。
这就意味着啥呢？很可能这个桩中间有缺陷啊。
后来施工方就把这根桩周围挖开一看，好家伙，原来在浇筑桩身的时候，中间有一部分混凝土没有灌好，有个大空洞呢。
多亏了这个低应变法检测，要是没发现这个问题，这大楼盖在这根有问题的桩上，那可就危险了，说不定以后大楼会倾斜或者出现裂缝呢。
这就好比你穿了一双鞋，要是鞋底有个大洞你不知道，走着走着可能就会摔跤一样。
还有一个案例呢。
在一个桥梁工程里，那些桩就像桥梁的脚一样，必须得稳稳当当的。
检测的时候，刚开始看波形好像都挺正常的。
低应变检测图解ppt课件
三角观测法
超过中线3类桩，低于中线的2类桩或1类桩
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基桩检测
3.3在检测过程中发现生异常现场时的处理方法
在检测过程中出现异常波形时，应在现场及时研
究，排除影响测试的不良因素后再重复测度。重复测
试的波形与原波形应具有相似性。
3.4在检测过程中发生意外事故时的处理方法
A: 正在检测过程因外界干扰和其它不可预见的事故时， 应关机停止检测。若发生干扰影响测试结果，则应重 新检测；若干扰消除后不影响试验结果，则可继续测 试。
应力波沿桩身的传播也会被严重衰减。
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基桩检测
ii遇有连续缩颈、混凝土离析或标号低时应力波将 大量被吸收。
iii桩截面变化不规则使波的能量在末及桩底前被大
量反射。
iv同时判别一个以上的桩身非常困难，因为靠上的
第一个缺陷已将大部分波的能量被反射的问题。
v当桩径较大或脉冲宽度过窄时，部分锤击能量将
（动载荷），动态力可以是瞬态冲击力或稳态 激振力。桩－土系统在动态力的作用下产生动 态响应，采用不同功能的传感器在传感器的桩 顶量测动态响应信号（如位移、速度、加速度 信号），通过对信号的时域分析或传递函数分 析，判断桩身结构完整性。用反射波法，对每 一根被检测的单桩均应进行二次以上重复测试； 对同一根基桩，三次锤击所形成的三条波形曲 线在形态、振幅及相位上应基本一致，采集数 据方算合格。
（3）测试中手锤均在桩顶中心敲击部位混凝 土应平整、坚硬，手锤应与桩顶垂直，避免含 有水平分量。
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（4）测完应做好数据处理和检测记录，检测记录的有 效位数和计量单位均以国际标准为准。
（5）低应变动力信号处理
低应变法
低应变法低应变动力试桩法主要用于桩的完整性检测，根据激振方式的不同，又可分为反射波法（小锤敲击法）、机械阻抗法、水电效应法和共振法等数种。
目前研究和应用的比较多的低应变动测方法主要是反射波法。
现场测试示意图本方法对桩身缺陷程度只作定性判断。
对于桩身不同类型的缺陷，反射波测试信号中主要反映出桩身阻抗减小的信息，缺陷性质往往较难区分。
●基本原理：反射波法是建立在一维波动理论基础上，将桩假设为一维弹性连续杆，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，波阻抗将发生变化，产生反射波，通过安装在桩顶的传感器接收反射信号，对接收的反射信号进行放大、滤波和数据处理，可以识别来自桩身不同部位的反射信息。
利用波在桩体内传播时纵波波速、桩长与反射时间之间的对应关系，通过对反射信息的分析计算，判断桩身混凝土的完整性及根据平均波速校核桩的实际长度，判定桩身缺陷程度及位置。
●适用范围1、低应变适用于检测混凝土桩的桩身完整性，判定桩身缺陷的程度及位置。
只能定性判定，不能定量2、低应变法是通过一维波动理论分析来判定基桩的桩身完整性，这种方法也称之为反射波法（或瞬态时域分析法）3、低应变法的理论基础是一维线弹性杆件模型，因此受检桩的长细比、瞬态激励脉冲有效高频分量的波长与桩的横向尺寸之比不宜小于10，设计桩身横截面宜基本规则。
另外，一维理论要求应力波在桩身中传播时平截面假设成立，所以，对于薄壁钢管桩、大直径现浇薄壁混凝土管桩和类似于H型钢桩的异型桩，若激励响应在桩顶面接收时，低应变方法不适用。
低应变能识别的缺陷类型仪器要求：检测仪器的主要技术性能指标应符合现行行业标准《基桩动测仪》JG/T3055的有关规定。
具有连续采集、快速自动存贮、显示实测信号和处理分析信号的功能《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106）对仪器设备的要求如下：（1）检测仪器的主要技术性能指标应符合现行行业标准《基桩动测仪》JG/T3055的有关规定；（2）瞬态激振设备应包括能激发宽脉冲和窄脉冲的力锤和锤垫；力锤可装有力传感器；稳态激振设备应为电磁式稳态激振器，其激振力可调，扫频范围为10Hz～2000Hz。
低应变检测原理及方法
低应变检测原理及方法有关低应变检测原理及方法在我们的日常生活以及学习中，我们或多或少会接触到不少的物理知识点，下面小编为大家整理了有关低应变检测原理及方法，希望对大家有帮助。
1、检测原理检测方法采用低应变法，混凝土桩的物理强度远大于桩周土的物理强度，在桩顶沿垂直方向激发的弹性应力波基本上是沿桩周传播的，由于桩底持力层及桩身质量缺陷位置上的波阻抗与正常混凝土波阻抗存在差异，因而：（1）通过分析缺陷反射波a．相位变化、频率变化、多次反射性可判断桩基的缩颈、扩警、松散、夹泥、离析、断桩等质量缺陷现象。
b．振幅的.大小可判断缺陷的程度。
c．桩身缺陷位置应按下式计算：其中：x——桩身缺陷至传感器安装点的距离（m）；tx——速度波第一峰与缺陷反射波峰间的时间差（ms）c——受检桩的桩身波速（m/s），无法确定时用cm值替代；f——幅频信号曲线上缺陷相邻谐振峰间的频差（HZ）（2）当桩长已知、桩底反射信号明确时，在地质条件、设计桩型、成桩工艺相同的基桩中，选取不少于5根Ι类桩的桩身波速值按下式计算其平均值。
其中：cm——桩身波速的平均值（m/s）；且ci/cm/cm5%;ci——第i根受检桩的桩身波速值（m/s）L——测点下桩身长（m）；T——速度波第一峰与桩底反射波峰间的时间差（ms）；f——幅频曲线上桩底相邻谐振峰间的频差（HZ）；n——参加波速平均值计算的基桩数量（n≥5）。
2、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。
3、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瞬态激振设备应包括能激发宽脉冲和窄脉冲的力锤和锤垫；力锤可装有力传感器；稳态激振设备应包括激振力可调、扫频范围为10～2000HZ的电磁式稳态激振器。
低应变检测原理
低应变检测原理
低应变检测是一种常见的材料力学性能测试方法，用于研究材料在应力作用下的形变和力学性能变化。
其原理主要基于材料在受力过程中产生的微小形变量的测量。
在低应变检测中，通常使用应变计或者微应变计进行测量。
应变计是一种常见的测量设备，利用金属线或者半导体材料的电阻变化来测量材料的应变。
微应变计则更为精密，利用光学原理或者电子束的散射来测量材料的微小形变。
在实验过程中，首先将应变计或者微应变计粘贴到待测试材料的表面，然后对材料施加一定的载荷，使其发生形变。
当材料发生形变时，应变计或者微应变计所采集到的数据会发生相应的变化。
通过分析这些数据，可以得到材料的应变量，从而了解材料的力学性能。
低应变检测通常应用于材料的拉伸、压缩、剪切等力学试验中。
通过测量材料在受力过程中的微小形变，可以得到材料的弹性模量、屈服强度、延伸率等重要力学性能参数。
这些参数对于材料的设计、评估和品质控制具有重要意义。
综上所述，低应变检测原理是通过测量材料受力后产生的微小形变来研究材料的力学性能变化。
通过应变计或者微应变计的测量，可以获取材料的应变量，从而了解材料的力学特性。
通过低应变检测，可以为材料的设计和品质控制提供重要参考。
低应变法文档
低应变法1. 介绍低应变法（Low Strain Method）是一种非破坏性地测定混凝土桩或地基桩中声波速度以及从而评估其质量和完整性的方法。
通过分析声波在材料中的传播速度和特征，可以获得混凝土内部的信息，例如是否存在空洞、裂缝、缺陷等。
低应变法是一种简单、快速、可靠的检测方法，被广泛运用于工程建设和混凝土结构的质量控制。
2. 原理低应变法基于声波在材料中传播的原理来检测材料的性质。
当声波传播到介质的边界时，它会发生反射、折射和透射。
通过测量声波在材料中传播时间和距离，可以计算出声波的速度，从而评估材料的质量。
在混凝土桩或地基桩中进行低应变法测试时，通常使用超声波探头将声波引入材料中，然后通过接收器接收反射的声波信号，并计算传播时间和距离。
3. 测试步骤低应变法测试通常包括以下步骤：步骤1：准备工作在进行低应变法测试之前，需要准备一些设备和材料，包括超声波探头、接收器、测量尺、记录表等。
确保设备的准确性和可靠性。
步骤2：选择测点根据需要检测的混凝土桩或地基桩的构造和定位，选择合适的测点。
通常建议在桩的上部、中部和底部选择至少三个测点进行测试，以获得更全面的信息。
步骤3：测量距离在选定的测点上，使用测量尺测量探头到桩的距离，并记录下来。
这将用于后续计算声波的速度。
步骤4：进行声波测试将超声波探头对准选定的测点，发射声波信号进入混凝土桩或地基桩中。
使用接收器接收反射的声波信号，并记录下传播时间。
步骤5：数据分析与评估根据记录的传播时间和距离数据，计算声波的速度，并根据预先设定的标准来评估测点的质量和完整性。
如果声波速度较低或存在异常情况，可能表示存在混凝土中的空洞、裂缝或其他缺陷。
步骤6：撰写测试报告根据测试结果，撰写详细的测试报告，包括测点的位置、声波速度的计算结果、评估结论以及建议的后续行动。
4. 应用领域低应变法广泛应用于以下几个领域：4.1 土木工程在土木工程中，低应变法可用于评估混凝土桩或地基桩的质量和完整性。
低应变动力检测原理
低应变动力检测原理
嘿，朋友！今天咱来聊聊超有趣的低应变动力检测原理。
想象一下，你有一根大柱子，你怎么知道它是不是稳稳当当、健健康康的呢？比如说，就像我们人要体检一样，柱子也需要检查呀！这时候低应变动力检测就派上用场了。
低应变动力检测原理呢，就像是给柱子做了一场特别的“地震模拟”！我们用一个小锤子或者其他的小工具敲一下柱子，这一敲，柱子就会产生振动。
然后我们通过一些超级厉害的仪器来接收这些振动的信号。
哇塞，是不是很酷！就好像我们听音乐，通过不同的音符来了解整首歌的情况一样。
你看啊，假如柱子有什么小毛病，比如有个小裂缝啥的，那它振动的信号就会和平常不一样。
这不就跟人感冒了会咳嗽、流鼻涕一样嘛！我们就能通过这些不一样的信号，发现柱子的问题所在呢。
比如说，有一次我们检测一个大桥的桥墩。
嘿，那场面，大家都特别认真。
敲完之后，仪器上的数据就像会说话一样，告诉我们桥墩的情况。
我们就凭借这些，知道这个桥墩还是很结实的呀，心里那叫一个踏实！
反正我觉得低应变动力检测原理真的太神奇了！它能让我们在不破坏柱子的情况下，就知道它好不好。
这多牛啊！就像拥有了一双能看穿一切的眼睛。
我们能通过它来保证建筑的安全，让大家都能安心地在里面生活、工作。
怎么样，你是不是也对这个神奇的低应变动力检测原理感兴趣了呢？
我的观点就是，低应变动力检测原理真的是建筑领域的大宝贝，不可或缺呀！。
《低应变动测原理》课件
低应变动测原理基于这样一个事实，即当结构受到微小的外力作用时，会产生微小的振 动。这些振动会改变结构的动态特性，如频率、阻尼和模态等。通过测量这些振动特性
，可以推断出结构的内部状况，如损伤、脱胶、腐蚀等。
低应变动测原理的应用范围
总结词
低应变动测原理广泛应用于桥梁、建筑、航空航天、汽车、船舶等领域的结构健康监测和损伤检测。
详细描述
首先，该方法假设结构损伤不会导致显著的动态特性变化，因此可以通过比较损伤前后的振动特性来检测损伤。 其次，该方法假设可以准确测量结构的振动响应，包括振幅、频率和相位等信息。为了获得准确的测量结果，通 常需要使用高精度的传感器和测量设备，并进行适当的信号处理和分析。
Part
02
低应变动测的物理基础
信号的特征提取
时域特征
从信号的时域波形中提取出反映 被测物体特性的特征参数。
波形特征
提取信号的波形特征，如峰值、 谷值、波形畸变等，用于评估被 测物体的状态和性质。
频域特征
将信号进行频谱分析，提取出反 映被测物体特性的频域特征参数 。
统计特征
对信号进行统计分析，提取出反 映被测物体特性的统计特征参数 。
不同学科领域的专家将共 同合作，共同推动低应变 动测技术的进步和应用。
THANKS
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地下管线探测
地下管线探测是城市建设和维护中不可或缺的一环。低应变动测技术可以通过对 地下管线的振动响应进行测量和分析，确定管线的位置、埋深、走向等信息，为 城市规划和管线维护提供重要的技术支持。
与传统的钻探方法相比，低应变动测具有无损、高效、准确等优势，能够更好地 保护城市地下设施和环境。
地质勘察
采集频率
根据实际需求选择合适的 采集频率，确保信号的完 整性和准确性。
高应变、低应变(讲课)
目录 Contents
• 高应变与低应变检测概述 • 高应变检测原理及方法 • 低应变检测原理及方法 • 高应变与低应变检测的比较与选择 • 高应变与低应变检测案例分析
01
高应变与低应变检测概述
高应变检测定义
01
高应变检测是一种动力检测方法 ，通过施加较大的冲击力使土体 产生较大的变形，从而测量土体 的动态响应和土体的动力特性。
高应变检测的优缺点
优点
高应变检测能够获取土体的动力参数，如动态弹性模量和阻尼比等，具有较高 的精度和可靠性。同时，高应变检测能够检测桩基、地下连续墙等深基础结构 的质量和安全性。
缺点
高应变检测需要使用重锤或重物等大型设备，操作不便，且对现场环境有一定 要求。同时，高应变检测需要专业技术人员操作和解释结果，成本较高。
04
高应变与低应变检测的比较 与选择
高应变与低应变检测的优缺点比较
优点比较
高应变检测：能够准确反映土体的动 力响应，适用于大型结构物和深部土
体的检测。
低应变检测：对土体扰动小，适用于 小型结构物和浅层土体的检测。
缺点ห้องสมุดไป่ตู้较
高应变检测：对土体扰动大，可能引 起土体结构的破坏，且检测成本较高。
低应变检测：对土体扰动小，但检测 精度相对较低，可能无法准确反映土 体的动力响应。
高应变与低应变检测的选择依据
根据检测目的选择
如果需要准确了解土体的动力响应和结构特性，可以选择高应变检测；如果只需要对土体的浅层结构 和基本性质进行初步了解，可以选择低应变检测。
根据工程规模和复杂程度选择
大型工程和复杂结构的检测需要高应变检测；小型工程和简单结构的检测可以选择低应变检测。
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。
《低应变动测原理》课件
2
应变计的材料特性
应变计材料的选取与性能特点直接影响测量结果的准确性和稳定性。
3
应变计的灵敏度
应变计的灵敏度是衡量其对微小应变变化的测量能力的指标。
应变计的测量方法
1
应变计的测量电路
应变计的测量电路通常包括电桥电路和放大电路，以保证测量信号的准确性和稳 定性。
2
应变计的放大电路
应变计从传感器获得的微小电阻变化通过放大电路放大，以增强测量信号的强度。
《低应变动测原理》PPT 课件
此课程将介绍低应变动测原理。从定义、应用领域到基本原理，以及结构、 测量方法等方面进行详细讲解。
什么是低应变动测
定义
低应变动测是一种测量材料或结构物变形的技术，通常用于测试小应变量的变化。
应用领域
低应变动测广泛应用于材料力学实验、结构监测、机械加工等领域。
基本原理
利用应变计等传感器，测量材料或结构物中的微小应变变化。
3
应变计的校准方法
应变计的校准可以通过施加已知应变或负荷来检验和调整测量结果的准确性。
应用实例与研究进展
低应变动测在材料力学实 验中的应用
低应变动测技术在材料力学实验 中能够测量材料在小应变条件下 的变形和力学性能。
应变传感器的研究进展
科研人员不断改进应变计的结构 和性能，以提高测量精度和适应 更广泛的应用场景。Leabharlann 低应变动测的基本原理1
应变传感器的工作原理
应变传感器通过材料的应变变化来产生电信号，进而测量变形。
2
应变计的结构与原理
应变计由敏感片、电阻片和导线组成，利用电阻变化来测量应变。
3
应变计的测量方法
应变计可以通过电桥法、电阻式应变计计量器等方法进行测量和记录。
低应变检测原理课件
信号采集器
信号采集器功能
信号采集器负责接收传感器传来的信 号，并将其转换为可处理的数据。
数据采样频率
采集的数据需要有一定的采样频率， 以满足对结构振动频率的测量要求。
数据采集方式
信号采集器通常采用连续采集或触发 采集的方式，根据实际需求进行选择 。
数据处理软件
数据处理软件功能
数据处理软件负责对采集 到的数据进行处理、分析 和解释，以评估结构的健 康状况。
在建筑领域，低应变检测可用 于评估混凝土结构、钢结构等 建筑物的损伤和承载能力。
在石油化工领域，低应变检测 可用于评估储罐、管道等设备
的腐蚀和损伤情况。
低应变检测的重要性
01
低应变检测具有非破坏性、无损 、高效等优点，能够快速准确地 评估结构的完整性或损伤状态， 为结构的维护和加固提供依据。
02
低应变检测对于保障结构安全、 延长结构使用寿命具有重要意义 ，能够有效地预防结构事故的发 生。
03
04
精度不高
由于低应变检测的原理限制， 其精度相对较低，可能无法准
确识别微小的问题。
易受干扰
低应变检测可能会受到环境因 素（如风、雨、车辆等）的干 扰，影响测量结果的准确性。
需要专业人员操作
低应变检测需要专业人员进行 操作，以确保测量结果的可靠
性。
成本较高
低应变检测需要使用专业的设 备和传感器，因此成本相对较
数据处理流程
数据处理软件通常包括数 据预处理、特征提取、模 式识别等步骤，以提取出 有用的信息。
结果可视化
数据处理软件还应具备将 结果可视化的功能，以便 更好地理解和解释结果。
操作流程
准备工作 数据采集 数据处理 结果评估
桩基检测中低应变检测技术解析
桩基检测中低应变检测技术解析引言随着我国城市化的不断扩大，建筑工程高度不断增加，地基荷载要求也越来越大，使基桩的应用越来越广泛。
桩基是基础建设至关重要的部分，承受主体结构的巨大负荷，其质量的好坏，直接影响建筑的使用和安全。
桩基的施工受到各个方面因素的影响，例如：自然因素，土层因素等，因此无法保证其质量的好坏，同时，桩基属于建筑工程的地下隐蔽工程，无法简单、直观的对其质量进行检测。
因此，寻求一种简单、快速、准确的检测桩基质量的方法至关重要。
由于其隐蔽性，灌注桩在施工过程中不可避免的会出现离析、夹泥等问题，这些问题会影响桩基本身的质量，从而影响结构上部的安全。
只有借助桩基检测技术真正了解桩基工程的具体情况，才能使桩基工程真正达到相关的质量标准与安全标准。
1. 桩基检测桩基动力检测是指在桩顶施加一个瞬时冲击力或稳态激振力，采用不同功能的传感器在桩顶量测桩土系统的响应信号，通过对收集信号的传递函数分析、时域分析、频域分析来推断单桩的承载力与桩身结构的完整性[1]。
目前，我国在工程建设中桩基检测技术主要包括静载荷试验法、高应变法、低应变法，钻芯法和声波透射法等。
低应变法具有作用能量较小，费用低、轻便、快速等优点。
在我国，低应变法在桩基检测中的应用较为普遍。
由于其在桩顶上的作用能量小，只能使桩土产生微小的震动，对基桩的影响和破坏微乎其微。
低应变法可以用来对桩身的完整性判定桩身缺陷的程度及位置进行检测，大大推动了桩基检测技术的研究和应用。
2. 低应变检测技术2.1 低应变检测术的原理低应变检测技术是通过应力反射波法实现的。
应力反射波法的理论基础是应力波在桩身中传播所产生的反射特征。
桩基检测时，桩和周土之间的波阻抗差相差较大，使得大部分由于桩顶施加瞬力时所激发产生的应力波可以在桩内进行传播。
当桩内存在波阻抗差界面时，垂直入射的应力波在传播过程中将产生反射波和透射波，透射波继续向下传播，反射波将沿桩身反向传播到桩顶[2]。
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RF>0 即入射波与反射波性质相同，为压力波
极端情况：固定桩端处：Z2=∞：RV= -1 RF= 1
4
结合桩身阻抗变化界面处的连续条件得位移，速度和力的平 衡方程：得：
透射系数IF和IV
IF
FT FI
2Z2 Z2 Z1
=0 自由端（Z2=0） =2 固定端（Z2=∞）
1
二、用反射波的相位判断桩身阻抗变化 答：由波动方程的波动解： u(z,t) f(zct) g(zct)
用脚码I、R、T分别表示入射波，反射波和透射波
入射下行波满足： FI=-VIZ1 反射上行波满足： FR=VRZ1 透射下行波满足： FT=-VTZ2
由桩身阻抗变化界面处的连续条件得 位移、速度方程和力的平衡方程: 位移：u1=u2 uI+uR=uT 速度：V1=V2 VI+VR=VT
当入射波为压力波时，沿桩身遇有缩颈，断裂，砼离析和夹
泥等阻抗变小时（Z2<Z1）,Rv>0 即入射波与反射波同相位
RF<0 即入射波与反射波性质相反，为拉伸波
极端情况：自由桩端处: Z2=0: Rv= 1 RF= -1
IF=0 IV=2
3
结合桩身阻抗变化界面处的连续条件得位移，速度和力的平 衡方程：得：
20<L<30m =2.0~3.0ms
L>30m =3.0~4.0ms 如要做频谱分析，脉冲宽度则掌握在使频谱图上出现2~3
阶谐振频率，这样才能得两个频差。
力： F1=F2 FI+FR=FT
2
结合桩身阻抗变化界面处的连续条件得位移，速度和力的平 衡方程：得：
反射系数RF和RV
RF
FR FI
Z2 Z2
Z1 Z1
RV
VR VI
Z1 Z2 Z2 Z1
>0(压力波) 性质相同的反射波 <0(拉力波) 性质相反的反射波 >0 同相位的反射波 <0 反相位的反射波
反射系数RF和RV
RF
FR FI
Z2 Z2
Z1 Z1
RV VR VIZ1 Z2 Z2 Z1
>0(压力波) 性质相同的反射波 <0(拉力波) 性质相反的反射波 >0 同相位的反射波 <0 反相位的反射波
当入射波为压力波时，沿桩身遇有扩颈等阻抗变大时
（Z2>Z1） ,Rv<0 即入射波与反射波反相位
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五、什么是测桩盲区:
答：桩顶受点振源锤击扰动后，最初形成的波动区，最靠 近桩顶部分形成半球面波，传播不满足平截面假定，同时 下行压力波会掩盖上行的力波，使得反映桩身缺陷或扩颈 的上行波不易识别，
桩顶呈现这种现象的区段称为盲区（一般桩顶下1—1.5D）
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六、检测不到桩身缺陷的原因及解决？
答：桩动测技术是建立在一维应力波理论基础上，并做了 平截面假定，而大直径桩桩顶附近各截面每一质点运动速 度并不一致，三维效应严重，瑞利波，剪切波，压缩波中 前两者从周边反射将使测试信号产生高频成分。这种高频 干扰波会掩盖桩身反射波，尤其是较弱的桩底反射。据理 论计算，当锤击点在桩中心处时在2/3 R处这种干扰力最 小，是传感器的理想安装处。
效果好（榔头）
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3）激振能量要适当，激振能量以能看到桩底反射的前提
下尽可能小，使桩周参加振动的土体尽量少，以减少对波
形的干扰。 桩长 土好 用大锤。 桩短 土差 用小锤。
（土好，吸收能力强）
（4）敲击脉冲力宽度要适中：改变锤头的材料，锤垫，不 同桩长用不同的脉冲宽度：
桩长
脉冲宽度
L<10m =0.7~1.0ms 10<L<20m =1.0~2.0ms
②预应力管桩：当法兰盘与桩身混凝土之间结合密实时，可 不进行处理，若有松动和破损现象，必须用电锯截除，不可 凿除；
③检测前将被检测桩顶部与相邻的垫层或承台断开，避免因 垫层或承台连接造成波的散射，使波形复杂化。
（2）敲击力要集中，铅直，使振动模式单一。 采用力棒或自由落锤，激振能量和信号重复性都比用锤敲击
第二部分 低应变法测桩技术
一、应力波反射法测桩的基本原理是什么？ 答：（1）用手锤或力锤，力棒敲击桩顶 （2）由此产生的应力波沿桩身以速度C向下传播，应力波通过桩
阻抗Z（Z=ρAC）变化界面时，如缩颈，夹异物砼离析或扩 颈，一部分应力波产生反射向上传播，另一部分应力波产 生透射向下传播至桩端，在桩端处又产生反射 （3）由安装在桩顶的加速度或速度传感器，接收反射波信号，并 由测桩仪进行信号放大等处理后，得到速度或加速度时程 曲线 （4）从曲线的形态特征可以判断阻抗变化位置或校核校长，由平 均波速大小可以估计砼的强度等级
答：除检测桩盲区外，还有： （1）激振力频率f低：不产生波动现象将测不到浅部缺陷
的反射波。 解决：用小锤，减少锤击时间，增大脉冲力中的高频率成
分。 （2）桩身和桩测土阻尼大使应力波衰减，不易看到缺陷。 解决： 加大锤击能量，加锤垫增大锤击时间，降低脉冲力
中的高频率成分。
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七、用应力波反射法检测大直径桩应注意哪些问题？
当敲击力脉冲过窄，也易产生高频干扰信号，所以应用尼 龙头或加大锤垫厚度增大锤击力脉冲宽度
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八、如何把握激振技术？
（1）桩顶处理：凿去浮浆层至新鲜砼，无积水，平整干净 桩顶，安装激振器或敲击点的桩中心部位和安装量测响应传 感器位置要磨削平整光滑，保持水平面，避免锤击时产生寄 生共振。
①灌注桩有低强度的浮浆将直接影响到传感器的安装及锤击 所产生的弹性波在桩顶部分的传播，因此必须清除干净，以 露出干净的混凝土表面为准。
IV
VT VI
2Z1 Z2 Z1
=0 固定端（Z2=∞） =2自由端（Z2=0）
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三、各种桩身阻抗变化的应力波反射法的时域曲线
6
7
8
9
10
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四、应力波反射法的浅层缺陷 波形特征
答：对于浅层缺陷，当敲击脉冲较宽，使波长λ>=L时（L 缺陷深度），应力波传播不满足波动理论，而是质一弹体 系的刚性振动，其频率比应力反射波低得多，因此浅层缺 陷的反射波常为频率低，振幅大，周期长的信号，或高， 低频信号混叠的波形，同时看不到桩底反射.