李光旭

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司)



探讨低应变反射波法在桩基工程检测中的局限性

李光旭

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司)

摘要：低应变反射波法具有其固有的局限性，结合低应变反射波法原理和实际工程案例，探讨低应变反射波法在桩基桩身完整性检测中的局限性。

关键词：低应变反射波法；地层；桩头；桩身截面

1检测原理

假定基桩为一维线弹性杆，通过在桩顶施加激振信号产生应力波，应力波从桩顶向下传播。桩长度为l，横截面积为A，桩身材料密度为ρ，弹性波速为c，质点的运动速度为V，桩身截面广义波阻抗为Z=ρcA。桩身中波的反射与透射如图1所示。

图1　基桩低应变法检测反射波走时示意图

设在桩身某缺陷处存在突变界面i，参数由Ai、ρi、ci、Zi变 为Ai+1、ρi+1、ci+1、Zi+1。入射波为F1，对应波速为V1；反射波为FR，对应波速为VR；透射波为FT，对应波速为VT。I、R、T分别 表示入射波、反射波和透射波，Zi、Zi+1分别为反射界面上下桩身的广义波阻抗。

在突变界面上要求质点运动速度VI、VR、VT满足连续条件，应力波满足平衡条件以及根据波动方程理论，有下列关系：

VI+VR=VT

(1)

FI+FR=FT

(2)

FT-FI=Z1·(VI-VT)

(3)

FT=Zi+1·VT

(4)

定义广义波阻抗比αi=Zi+1/Zi，反射系数，透射系数γR=(1-αi)/(1+αi)。由式(1)～式(4)可得

(5)

(6)

由式(5)和(6)可知，如果在桩顶要接收到反射波，必须满足。对于完整桩，桩身范围内波阻抗无差异，γR=0，所接收到的反射波基本上是桩底反射波信号；对于缺陷桩，即桩身范围内存在波阻抗差异，反射系数γR值在0～±1范围内变化取值。因此就可以根据反射系数的正负来判断桩身缺陷的性质。……