桩基完整性检测中桩身应力波衰减规律及其应用

通过建立桩土系统相互作用模型,对同一桩土刚度比下不同桩侧土阻尼系数时的桩身应力波衰减曲线用最小二乘法进行拟合,得到均质土中桩身任意质点最大波幅和桩顶质点最大波幅比与桩周土阻尼系数和波传播时间的乘积呈负指数关系;成层土中波幅比与各层土的阻尼系数和波传播时间乘积的和呈负指数关系。将其应用于桩身存在单一缺陷时的缺陷程度量化分析模型,建立了较为实用的桩身缺陷程度量化分析模型,并通过工程实例验证。     

Effect of gradient stress on stress wave propagation characteristics of red sandstoneEI北大核心

地下工程岩体开挖卸载后,围岩体承受的地应力随空间位置呈梯度形式变化。梯度地应力导致岩石的波阻抗呈梯度形式变化,进而影响应力波传播衰减特性。为研究梯度地应力对岩石应力波传播特性的影响,利用自主研发的具有梯度静应力岩石应力波传播试验系统,对红砂岩长试件进行了9种应力梯度工况下的应力波传播试验。通过分析岩石应力波传播速度、波阻抗随应力梯度的变化规律,构建应力波幅值与传播距离、传播时间和应力梯度之间的经验模型,探索梯度应力影响红砂岩应力波传播衰减的机制。结果表明,相同应力梯度工况下,随传播距离增加,应力波形状变化较小,但幅值逐渐减小。随应力梯度增大,岩石各测点区段内应力波传播速度、波阻抗均增大,但增大速率逐渐减缓,相邻测点区段波阻抗差值比先快速增大,后缓慢减小。随传播距离和传播时间增加,应力波幅值均呈指数形式减小;随应力梯度增大,时空衰减系数均呈先快速增大,后缓慢减小趋势变化。随应力梯度增大,相同测点应力波幅值先快速减小,后缓慢变化,在低应力梯度阶段,距离自由端越远的测点幅值衰减速率越快。     

应力波在平台-桩系统中传播的实验研究

分析了应力波在平台－桩系统中的传播图案。对有限尺寸的平台来说，应力波在平台边界面上会发生反射，反射波不仅有同类波同时还有转换波，除此之外，平台表面的响应还受桩及桩土相互作用的影响。除非桩身反射波走时较长，可以避开平台上的各种干扰波，否则，由平台实测波形特征来分析平台下桩的完整性是很困难的。通过对平台上完整桩实测波形与异常桩波形进行比较，可以提高波形识别的准确度，此外，根据桩侧面测点及平台表面测点走时，相位、幅值间关系，将两者信号进行比较，可以从复杂的信号中辨别出桩身反射波信号。     

基桩缺陷逐步能量恢复递推定量分析

通过大量正演计算,对不同桩周土条件下缺陷程度与时域速度响应波形中入射波波幅与反射波波幅的比值进行了相关性分析,拟合出桩侧土为粘土、砂土、粉土条件下桩径变化程度与波幅比之间的关系式。通过理论分析,在基桩存在多缺陷时,导出了缩颈与扩颈对下一个缺陷引起的反射波幅值的影响系数,进而,提出了逐步能量恢复递推缺陷程度的理论与方法,在时间域中,实现了基桩存在多缺陷时的低应变动测缺陷量化分析。模型桩试验分析结果表明,缺陷量化分析方法可取得显著效果。     

岩体中应力波幅值随时空衰减的关系

把岩石抽象为Kelvin-Voigt黏弹性体,应用复数理论建立了应力波在岩石中传播时的振动频率和波动频率的关系,在此基础上,研究了岩石和含有一组平行结构面的岩体中应力波幅值随时间和随空间衰减的关系。研究表明,应力波在岩石的传播过程中,频率是影响应力波幅值衰减的的主要因素;应力波在含有1组平行结构面岩体的传播过程中,由于结构面的存在,影响了应力波能量的传播,其幅值随时空衰减系数主要由结构面间距及其反射系数决定,结构面间距减小和反射系数增加,幅值随传播距离的衰减系数增加和随时间的衰减系数减小,而结构面的黏性系数增加,幅值随传播距离的衰减系数增加,但随时间的衰减系数变化很小。上述结论对岩体结构探测具有重要的指导意义。     

用反射波法振幅比判定单桩相对承载力的尝试

利用动测桩中的桩底反射信号研究了应力波在桩体和土体中的衰减情况。结果表明,应力波在桩体中的衰减比在土中小的多,在考虑了桩周土与反射系数的关系后,尝试给出应用桩底反射信号与桩头人射信号振幅之比判定单桩承载力相对大小的基本理论和初步研究结果。     

裂隙岩体中弹性波传播特性试验及宏细观损伤本构模型研究

以不同加载方式下裂隙岩体中弹性波传播特性试验为基础,首先通过对比试验中弹性波波速、波幅与岩体宏观损伤的关系,给出了采用弹性波波幅来表征的裂隙岩体宏观损伤变量;其次利用统计强度理论定义了岩石的细观损伤变量,并基于连续损伤理论建立了宏、细观裂隙耦合的裂隙岩体损伤本构模型;最后结合试验数据对该模型进行了验证与分析。研究表明:完整岩体中细观裂隙的起裂和扩展对岩体中传播弹性波的波幅和波速的影响较小,而裂隙岩体中宏观裂隙的张开和闭合对弹性波波幅和波速的影响较大。裂隙岩体在外力作用下时,弹性波波速和波幅的变化规律类似,相较于弹性波波速,弹性波波幅对裂隙岩体宏观损伤的变化表现的更敏感,可用来定义裂隙岩体的宏观损伤变量。不同加载方式下裂隙岩体的损伤特性与宏、细观裂隙以及其所处的应力状态相关,基于宏、细观裂隙耦合的裂隙岩体损伤本构模型可以较好地反映不同加载方式下裂隙岩体的损伤力学特性。在三轴压缩试验中,宏观裂隙对岩体轴向压应力方向上损伤的影响主要体现在试验的中后期阶段,在三轴拉压试验中,宏观裂隙对岩体轴向拉应力方向上损伤的影响贯穿于试验全过程中。     

桩基无损检测中几个问题的探讨

本文从波动方程的解出发,探讨了应力波在摩擦桩,端承桩内的反射区别,并且对断桩、缩、扩颈桩、和混凝土离析处及桩底沉渣的应力波波形分析进行了探讨,从而为桩基无损检测的波形分析提供了理论依据     

用反射法波振幅比判定单桩相对承载力的尝试

利用动测桩中的柱底反射信号研究了应力波在桩体和土体中的衰减情况。结果表明,应力波在桩体中的衰减比在土中小的多,在考虑了桩周土与反射系数的关系后,尝试给出应用桩底反射信号与桩头入射信号振幅之比判定单桩承载力相对大小的基本理论和初步研究结果。     

公路桥超长群桩的有效桩长研究

针对公路桥梁超长群桩的有效桩长问题,对国内公路桥梁桩基的荷载状况进行统计分析,得出桩顶应力主要分布在6～21 MPa范围。进行了长径比为96的桩间距分别为3D、4.5D和6D的3组不同群桩的超长群桩模型试验,得到3种不同桩间距的超长群桩中单桩轴力随着不同荷载的分布图,按照桩身轴力趋于0的桩截面的深度确定有效桩长,并利用指数函数关系分别拟合了3种不同桩间距的桩顶应力与有效桩长之间的关系。根据竖向荷载作用下群桩模型试验与实际原型之间的相似关系,确定公路桥超长群桩与荷载对应的有效桩长取值范围,研究了超长群桩的有效桩长与桩间距之间的关系,并对桥梁桩基有效桩长的取值与桩间距提出了建议。     

含煤地层转换波叠后横波波阻抗反演

叠后地震反演方法适用于纵波和横波地震资料的反演,但对转换波地震资料却不适用。为了实现利用转换波剖面得到横波波阻抗信息,通过建立转换波反射系数和横波反射系数之间的关系,直接从转换波地震数据中获取横波反射系数,把转换波叠后波阻抗反演问题转化为横波波阻抗反演问题。基于测井约束反演原理,利用横波反射系数和转换波解释层位建立初始横波波阻抗模型,优选反演处理参数,实现转换波叠后横波波阻抗反演。含煤地层转换波横波波阻抗反演结果,为进一步研究岩性参数比属性奠定了基础。和横波勘探相比,转换波勘探施工方便,工作成本相对低廉,因此利用转换波叠后地震反演获得横波波阻抗,是一种经济的办法。但由于在计算横波反射系数时采用了近似公式,所以反演结果精度会受到一定影响。     

基于离散颗粒模型的岩体结构面动-静态刚度系数对比的数值模拟研究

岩体工程计算分析中结构面刚度系数是至关重要的力学参数,计算分析的精度和可靠程度与这个参数密不可分,结构面刚度系数取值仍然是一个难点。岩体中应力波传播至结构面处将会发生反射和透射现象,利用应力波透射系数可反演结构面动态刚度系数。本文从细观力学角度运用颗粒离散元方法,开发分段线性接触模型及应力波吸收边界模型,开展宏观岩体中应力波传播的模拟,结合准静态压缩试验模拟,研究了较为平直的岩体结构面分别在不同正应力条件下的动、静态刚度系数的变化特征。模拟结果表明:(1)利用C++语言开发的分段线性接触模型很好地实现了结构面非线性变形特征的模拟;(2)基于颗粒离散元方法能够准确地反映岩体中应力波传播规律,应力波通过不同刚度结构面的透射系数与理论解一致;(3)在离散颗粒模型中加入黏滞吸收边界条件很好地实现了在有限尺寸模型中远场应力波传播模拟;(4)在岩体模型中结构面接触部位运用分段线性接触模型,通过模拟应力波传播与单轴压缩试验分别获得了一致性较好的结构面动、静态刚度系数,结构面动/静态刚度系数之比值约为1.0。本文对岩体中结构面刚度的测试和取值具有重要的指导意义。     

Propagation Characteristics of Blasting Stress Waves in Layered and Jointed Rock Caverns

The existence of joint fissures makes explosive actions between rock masses more complex. Therefore, it is of great significance to carry out experiments studying blasting stress waves propagating in jointed rock masses. Based on the Froude Similarity principle, the geological mechanical models of intact rock masses and jointed rocks have been proposed. A blasting vibration experiment was carried out and demonstrated that the propagation of the blasting stress waves and changing structures have an important relationship. A numerical simulation of the blasting stress wave propagation law in a layered jointed rock mass was carried out. This study found that with an increase in the joint angle, the peak velocity of blasting stress wave, transmission coefficient and reflection coefficient all gradually increased, while the attenuation coefficient gradually decreased. With an increase in joint spacing, the attenuation rate of the blasting stress waves increased.     

应力波在波阻抗连续变化的弹性杆中的演化

利用特征线方法数值模拟计算了应力波在截面或弹性模量连续变化的弹性杆中的反射,同时也讨论了应力波脉冲宽度对反射波波形特征的影响,其结果对桩基测量有一定的参考价值。     

Effect of dry sandiness parameter and initial stress on the scattering of plane SH wave

The present paper is incorporated into a mathematical model of transmission and reflection of shear waves through the initially stressed dry sandy medium sandwiched between two initially stressed distinct orthotropic half-spaces. The formulae of transmission and reflection coefficients have been deduced for the propagation of SH waves in the described model subjected to certain boundary conditions applying Snell’s law and Cramer’s method. These coefficients are observed as a function of wave number, phase velocity, initial stress, rigidity, and dry sandiness coefficients. The concepts of energy partition, phase shift, conservation of energy, critical angle, and slowness section are introduced. Graphical approach has been carried out to accomplish a relation between reflection/refraction coefficient, phase shift, and energy ratio with an angle of incidence and wave number on the propagation of shear wave. The study reveals that sandiness parameter, initial stress, and wave number have a cogent respond to the scattering of shear wave that has been illustrated graphically.     

多参数约束反演及其应用

多参数约束反演方法是利用已知测井资料丰富的高频信息和完整的低频信息来补充实际地震记录有限带宽的不足，通过迭代反演来求取一个具有较高分辨率和较宽频带的近似反射邓列，在反演中酌情加入层位信息以控制剖面的信噪比，由于该方法以宽频带的测井资料为约束，因此可直接利用所求得的优化的波阻抗剖面来求取地层岩性等参数，为进一步进行岩性解释和薄储集层的横向追踪，对比，预测提供较可靠的地震依据。     

反射波法检测桩身完整性的一种数据处理方法

本文以纵波在杆中传播的理论为根据,介绍一种用于确定反射波往返时及视反射系数等参数的方法。将视反射系数经过一定的校正后,可定量分析反射界面的波阻抗差异的大小,进而确定桩身缺陷的严重程度;反射波往返时则用来推算桩身缺陷的位置。     

反射波法检测桩身完整性的一种数据处理方法

本文以纵波在杆中传播的理论为根据 ,介绍一种用于确定反射波往返时及视反射系数等参数的方法。将视反射系数经过一定的校正后 ,可定量分析反射界面的波阻抗差异的大小 ,进而确定桩身缺陷的严重程度 ;反射波往返时则用来推算桩身缺陷的位置     

浅谈运用两种方法检测桩身完整性的必要性

简要地介绍了采用低应变反射波法检测桩身完整性的主要原理,说明了该方法的局限性,并结合工程实例强调了用两种方法检测桩身完整性的必要性.