浅谈嵌岩桩低应变反射波法时域曲线分析

2016-11-10安徽省建筑工程质量第二监督检测站安徽合肥230001

安徽建筑 2016年4期

关键词：岩桩激振力基桩

周　沫　（安徽省建筑工程质量第二监督检测站，安徽　合肥　230001）

浅谈嵌岩桩低应变反射波法时域曲线分析

周沫（安徽省建筑工程质量第二监督检测站，安徽合肥230001）

将基桩看作均匀、线弹性有限长一维圆杆，运用有限差分数值解，编制了相应的MATLAB软件，模拟不同软硬程度基岩下嵌岩桩的时域曲线对比，并得到一定的结论。

嵌岩桩；时域曲线；数值模拟

1　概述

嵌岩灌注桩中有很大一部分是承载力要求较高的端承桩，其桩端性状对承载力的影响较大。在嵌岩桩的完整性检测中，目前应用最多的方法是低应变反射波法［1-2］。低应变法检测的优点是成本低、速度快。本文将基桩看作均匀、线弹性有限长一维圆杆，通过有限差分数值模拟粗浅的探讨了不同基岩下嵌岩桩的时域曲线对比。

2　基本理论

低应变反射波法检测是基于一维波动方程及其解答来实现的［3］。基本假定：桩为均匀、线弹性有限长一维圆杆；桩侧土和桩底土均匀、各向同性、线弹性；桩身与土界面连续不分离，将土体对桩基的作用等效为弹簧和粘壶［4］。此时桩身微段在桩身内力、桩周土的弹性力和阻尼力作用下的运动方程为：

边界条件：

其它初始条件：

对公式（2）～（5）的u求关于时间t的一阶导数，得：

运用MATLAB对公式（6）～（9）进行编程计算，可求得非完整桩桩顶振动速度曲线。

3　嵌岩桩的一维数值模拟

图1　嵌岩桩剖面示意图

图1给出了嵌岩桩剖面示意图，嵌岩深度L1为1m。桩身密度和纵波波速分别为p、Vp，L为桩长，桩身半径为r，桩侧土密度和剪切波速分别为s、Vs，桩底岩土密度和剪切波速为b、Vb。

图1计算采用的桩身、桩侧土、桩底土及激振力等参数取值如下。

桩身：桩长L=8m，半径r=0.40m，密度ρp=2500 kg·m-3，纵波波速Vp=3800m/s

桩侧土：密度ρs=1850kg·m-3，剪切波速Vs=120m/s

桩底岩土：密度ρb=2200kg·m-3，剪切波速Vb=400m/s

密度ρb=2300kg·m-3，剪切波速Vb=600m/s

密度ρb=2400kg·m-3，剪切波速Vb=1000m/s

密度ρb=2500kg·m-3，剪切波速Vb=1200m/s

密度ρb=2600kg·m-3，剪切波速Vb=1500m/s

密度ρb=2800kg·m-3，剪切波速Vb=2000m/s

激振力参数：激振力冲量I=1N·s，激振力作用时间t0=0.78ms。

图2给出了桩侧土均匀时，完整桩随桩底岩土剪切波速Vb变化时的桩顶振动速度时域曲线。从图中可以看出，随着桩底岩土剪切波速的变大，与入射波同向的桩底反射信号逐渐消失，与入射波反向的嵌岩界面反射信号逐渐增大，与文献［5］通过一维解析解所得结论是一致的，但是在一维有限差分数值解下，当基岩的软硬程度比基桩的高时，则很难从时域曲线上看到桩底反射，因此在实际的检测工作中，应寻求其他的检测方法来判断嵌岩桩的桩底反射。