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1、典型低应变反射波形曲线研究 摘要：本文根据大量的工程实例，总结出了完整桩和缺陷桩的几种典型低应变波形反射形曲线，并对产生这些波形的原因进行了系统的分析。关键词：低应变发射波法完整桩缺陷桩中图分类号：P258文献标识码：A文章编号：近年来，随着高层建筑的发展，桩基作为主要承重部分，其质量的好坏倍受关注，桩基的无损检测也获得了广泛应用。低应变反射波法是在20世纪70年代发展起来的，它以方便快捷、成本低、方法可靠等优点应用于桩基的完整性检测。1原理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，弹性波沿着桩身向下传播。在
2、桩身明显存在波阻抗界面（如桩底、断桩或严重离析等部位）或桩身截面积变化（如缩颈或扩颈）部位，将产生反身波。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。据此计算桩身波速、判断桩身完整性和混凝土强度等级。当桩嵌于土体中，将受到桩周土的阻尼作用，桩的动力特性满足一维波动方程。其波动方程为6式中c是弹性波纵波传播速度，它是由材料常数ρ和E所决定的常值：2各种完整桩的波形灌注桩桩型一般分为两种：摩擦桩、嵌岩端承桩；其在低应变反射波法的图1a为完整桩波形b为摩擦桩波形c为嵌岩端⑴当桩为摩擦桩时，桩身阻抗大于桩底持力层
3、土层的阻抗，此时桩底反射波速度符号和入射波符合一致，桩底处反射波应力的速度的幅值低于入射波,随着桩底土质变软,(如桩底沉渣)桩底土的波阻抗变得更小,此时除桩底反射波速度符号和入射波符合一致外,反射波幅值也变大。当把桩底土波阻抗小到可以忽略时，则可有：下行的压力波变上行拉力波，入射波全反射，质点速度加倍。(由此说明桩底反射波的幅值变得更大，人们可以利用它定性确定端承桩的沉渣厚薄)。⑵当端承桩和嵌岩端承桩的桩底岩土波阻抗逐渐增大时，反射波的幅值变小，若桩底岩土波阻抗大于桩身波阻抗时，此时桩底反射波符合与入射波反向。（由此人们利
4、用这一特征可以定性判断桩尖打入坚硬持力层的程度及深度）3缺陷桩的波形曲线63.1施工中造成的断桩波形图2a深部断桩波形b中部断桩波形c浅部断桩波形⑴深部断裂：近似于摩擦桩的沉渣桩桩底反射，有高幅值的桩间反射，反射波相位与初始入射波相同，往往可见到2次或3次，但按平均波速算桩长却远比设计桩长要短，或按设计桩长算波速远大于一般桩的波速，如按常规公式2L/△t计算后得到的Vp达到4300m/s以上，这时就应该考虑到可能是桩基未打到设计的深度，或者是桩在深部有断桩现象⑵桩中部断裂：表现在反射波曲线的多次等周期衰减，反射曲线、反射子
5、波的第一子波相位由于是高阻抗材料传向低阻抗的水、空气或充泥材料，故其相位与桩的初始入射波同相位，而后续波由于从低阻抗的软材料进入高阻抗的硬材料，故其相位表现为与初始入射波相反。我们可以从各反射波的等距峰峰△f值来计算断裂处的度。⑶桩浅部断裂：是指桩的断裂部位在5m内，这往往是由于机械开挖或开挖旁侧堆土所致,它的反射波曲线表现形式与桩中间断相似，但峰峰很密，幅更小，有时往往叠加在一个低频包络线上，这是由于受桩身下部的振动或工地50Hz低频影响之故，此类波形的衰减也很慢。63.2、成孔事故中造成的缩径或扩径⑴缩径：当桩身出现缩
6、径时，缩径的上界面，其A1＞A2，由VR和VI同号，表现为反射波相位与初始入射波同向，但在缩径的下界面,由于，VR和VI为反向，故后续反射波的相位与初始入射波相反。此类由于缩径引起的反射波由于界面波阻抗差异大，故反射波形清晰、完整而直观，如严重缩径者可见到多次反射波。⑵扩径：扩径桩所引起界面反射波的特征与缩径相反,当扩径的上界面波入射后,表现为,压缩波表现为拉伸波,VR与VI相差一个负号,故第一反射波与初始入射波相反号;当应力波进入扩径的第二界面即底界面时,，VR和VI同号，反射波的后续波与初始入射波表现为同方向，但由于扩
7、径的形态各有不同,其反射波的表现也将有差异，在严重扩径时,也会见到多次反射，而往往下界面的同向反射波表现得更清晰一些。图3a缩径桩波形b扩径桩波形3.3、灌注不当造成空洞-离析桩图4a空洞桩波形b离析桩波形6⑴空洞桩：对于空洞桩，由于空洞上界面是从桩身材料高波阻抗Z1传向低波阻抗Z2的土层中，故桩间的第一反射波相位与入射波同向，但空洞的下端由于软材料低阻抗Z1进入硬材料（桩体）高波阻抗Z2，故其后续波的相位与桩初始入射波反向。对于此类缺陷因空洞的范围大小，而直接影响反射波幅值，但均可见到桩底反射。⑵离析桩：桩间出现离析或胶
8、结不良的缺陷,从理论上分析与缩颈的类似,即在离析的第一界面反射波的相位与初始入射波相位相同,而在离析的底界面的反射波与初始波相位相反,但由于离析的程度差异及材料密度的不同,往往会引起应力波在这缺陷层面和层间的复杂反射、折射、透射和散射，表现在层间的能量的强吸收，因此在反射波形上表现为波幅值降低，波形较乱
