淺談嵌巖樁低應變反射波法時域曲線分析

周　沫　（安徽省建筑工程質量第二監督檢測站，安徽　合肥　230001）

淺談嵌巖樁低應變反射波法時域曲線分析

周沫（安徽省建筑工程質量第二監督檢測站，安徽合肥230001）

將基樁看作均勻、線彈性有限長一維圓桿，運用有限差分數值解，編制了相應的MATLAB軟件，模擬不同軟硬程度基巖下嵌巖樁的時域曲線對比，并得到一定的結論。

嵌巖樁；時域曲線；數值模擬

1　概述

嵌巖灌注樁中有很大一部分是承載力要求較高的端承樁，其樁端性狀對承載力的影響較大。在嵌巖樁的完整性檢測中，目前應用最多的方法是低應變反射波法［1-2］。低應變法檢測的優點是成本低、速度快。本文將基樁看作均勻、線彈性有限長一維圓桿，通過有限差分數值模擬粗淺的探討了不同基巖下嵌巖樁的時域曲線對比。

2　基本理論

低應變反射波法檢測是基于一維波動方程及其解答來實現的［3］。基本假定：樁為均勻、線彈性有限長一維圓桿；樁側土和樁底土均勻、各向同性、線彈性；樁身與土界面連續不分離，將土體對樁基的作用等效為彈簧和粘壺［4］。此時樁身微段在樁身內力、樁周土的彈性力和阻尼力作用下的運動方程為：

邊界條件：

其它初始條件：

對公式（2）～（5）的u求關于時間t的一階導數，得：

運用MATLAB對公式（6）～（9）進行編程計算，可求得非完整樁樁頂振動速度曲線。

3　嵌巖樁的一維數值模擬

圖1　嵌巖樁剖面示意圖

圖1給出了嵌巖樁剖面示意圖，嵌巖深度L1為1m。樁身密度和縱波波速分別為p、Vp，L為樁長，樁身半徑為r，樁側土密度和剪切波速分別為s、Vs，樁底巖土密度和剪切波速為b、Vb。

圖1計算采用的樁身、樁側土、樁底土及激振力等參數取值如下。

樁身：樁長L=8m，半徑r=0.40m，密度ρp=2500 kg·m-3，縱波波速Vp=3800m/s

樁側土：密度ρs=1850kg·m-3，剪切波速Vs=120m/s

樁底巖土：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

激振力參數：激振力沖量I=1N·s，激振力作用時間t0=0.78ms。

圖2給出了樁側土均勻時，完整樁隨樁底巖土剪切波速Vb變化時的樁頂振動速度時域曲線。從圖中可以看出，隨著樁底巖土剪切波速的變大，與入射波同向的樁底反射信號逐漸消失，與入射波反向的嵌巖界面反射信號逐漸增大，與文獻［5］通過一維解析解所得結論是一致的，但是在一維有限差分數值解下，當基巖的軟硬程度比基樁的高時，則很難從時域曲線上看到樁底反射，因此在實際的檢測工作中，應尋求其他的檢測方法來判斷嵌巖樁的樁底反射。

圖2　樁底巖土Vb變化時的嵌巖樁樁頂振動速度時域曲線

［1］徐攸在.樁的動測新技術（第二版）［M］.北京：中國建筑工業出版社，2003.

［2］JGJ106-2014，建筑基樁檢測技術規范［S］.

［3］陳凡，徐天平，陳久照，關立軍.基樁質量檢測技術［M］.北京：中國建筑工業出版社，2003.

［4］劉東甲.不均勻土中多缺陷樁的軸向動力響應［J］.巖土工程學報，2000，22（4）：391-395.

［5］楊曉峰.基樁低階共振頻率理論與試驗研究［D］.合肥：合肥工業大學，2012.

TU473

A

1007-7359（2016）04-0278-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.111

周沫（1985-），女，安徽合肥人，畢業于南京審計學院，學士，助理工程師。