基樁完整性定量分析第一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五定量分析的定義在激振點，測點及激振頻率滿足一定的要求時，樁的動測信號可近似用一維應力波理論來分析。對入射、反射波峰值分析或通過對實測波形分析進行擬合分析，可確定波阻抗變化位置、程度、范圍，從而為樁的完整性分類提供科學定量化依據。第二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五定量分析的意義

通過對波形的擬合分析，不僅可定量分析波阻抗變化，而且還可幫助分析者了解波的多次反射、相互迭加及樁土相互作用對波傳播影響。具體的講，應力波在波阻抗變化處總是有多次反射，反射波的能量與波阻抗變化程度有關，相鄰反射波的相位變化與波阻抗增大或縮小有關。通過波形擬合便可識別那些信號是波阻抗第二次反射甚至第三次反射，那些是首次反射。首次反射波對應著波阻抗變化，而二次及二次以上的反射波會與其它反射波迭加，導致信號加強或信號削弱。第三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五峰、峰值分析基本理論n=(1-α/2)/(1+α/2)α=VR/VIn=(1-α)/(1+α)第四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五峰、峰值確定完整性的局限性

工程樁波阻抗變化是漸變的樁土相互作用會引起應力波衰減當阻抗變化是多處時，應力波多次反射，反射波相互迭加第五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五波阻抗漸變

漸變波阻抗反射波是連續的，波形狀發生變化即使漸變波阻抗變化區域最大的波阻抗或最小波阻抗與突變相同，漸變波阻抗反射波峰明顯偏小。突變漸變第六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五樁土相互作用1、同一位置、同一程度，樁土相互作用對幅值的影響無樁土作用先縮后擴有樁土作用先擴后縮第七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五2、同一程度、不同位置，幅值比較波阻抗變化距樁頂近波阻抗變化距樁頂遠第八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五3、樁土相互作用會產生上行壓力波

樁土相互作用產生上行壓力波第九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五多次反射

應力波在波阻抗不同的介質交界面處會多次反射，反射波是等時距擴徑縮徑第一次反射第二次反射第三次反射第十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五擬合分析理論基礎

一維近似條件實況分析合理布點及控制脈寬來達到一維近似

樁表面測點首波近似平面入射波

反射波近似平面反射波

信號要能反映出樁土相互作用產生的上行波

第十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五實況分析

應力波在激振點以球面波陣面向下傳播，測點質點速度是直達縱波、橫波及瑞利波質點速度，并不是向下傳播波陣面的質點速度。不僅幅值不同，形狀也不同

當波阻抗變化位置超過2D距離時，由此產生的反射波也是平面波。當反射波是平面波時，測點反射波信號強度與測點位置無關

樁土相互作用產生的上行波為壓力波，其質點速度方向一般與首波質點速度方向相反

對阻抗增大情況，高估入射波能量會導致完整系數比實際偏小，反之，偏大。對阻抗減小情況，高估入射波能量會導致完整系數比實際偏大，反之，偏小。

測點、振源太近測點、振源太遠平面波幅值樁身反射波第十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五合理布點及控制脈寬來達到一維近似

3/4R1/2R1/4R樁頂傳感器樁中心激振樁側傳感器樁側信號樁頂信號第十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五擬合分析方法

擬合方法具體過程將樁體離散化，每個離散單元材料特性、截面認為是均勻的樁土相互作用用阻尼壺來模擬

基于一維波動理論，不斷調整單元的波阻抗，使計算的樁表面響應與實測波形達到最佳匹配

阻尼壺模擬樁土作用樁單元第十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五擬合分析方法

樁土的參數確定

對完整樁實測波形進行擬合分析得到阻尼壺阻尼系數，擬合時只須調整與各單元相連的阻尼壺阻尼系數；將阻尼壺阻尼系數與各單元所在土層土性參數相聯系，阻尼壺阻尼與土性的剪切波速有關。實測信號或多或少有些失真，樁體波阻抗或多或少有變化，因此，第一種方法使用時可能會出現較大的誤差，甚至與實際土層情況相反。將阻尼系數與土性參數結合起來，物理定義清晰，即樁周土越密實，樁土作用越強烈，應力波衰減越明顯，它不受實測信號失真等影響。第十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五模型實驗縮徑擴徑夾泥先縮徑后擴第十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五縮頸樁計算與實際對比縮頸樁實際值計算值（未埋）相對誤差計算值（埋入）相對誤差最小等效直徑(m)0.1150.1313%0.1313%范圍(m)2.5～2.82.65

2.62

第十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五擴頸樁計算與實際對比擴頸樁實際值計算值（未埋）相對誤差計算值（埋入）相對誤差最大等效直徑(m)0.2860.26-9%0.26-9%范圍(m)2.5～2.82.65

2.63

第十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五先縮后擴樁計算與實際對比先縮后擴實際值計算值（未埋）相對誤差計算值（埋入）相對誤差最小等效直徑(m)0.1151.0313%0.11-4.3%范圍(m)1.9～2.22.0

1.88

最大等效直徑(m)0.2860.26-9%0.26-9%范圍(m)2.5～2.82.7

2.76

第十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五夾泥樁計算與實際對比夾泥樁實際值計算值（未埋）相對誤差計算值（埋入）相對誤差最小等效直徑(m)0.1380.1-27.50.12-8.7%范圍(m)2.5～2.82.4-4%2.4-4%第二十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五完整性分類

根據缺損處最小波阻抗與正常部分波阻抗之比β值，工程樁的完整性可大致分為四類：

β=1屬完整樁β=0.8～1.0，輕微破損β=0.6～0.8中等程度破損β<0.6斷裂。

第二十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五場地測試分析

樁帽影響第二十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五缺損部位距樁頂較遠,受樁土作用影響反射微弱第二十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五基樁完整性分析有關問題基樁完整性分類及樁的評價；樁體的檢測長度；阻抗變化類別區分（離析、夾泥或縮徑）;樁長度檢測。樁底反射波與波阻抗檢測第二十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五基樁完整性分類及樁的評價樁的完整性分類并不代表對樁的評價，樁是否合格最重要的參數是其水平及豎向承載力同樣程度的缺損，位置不同，影響也不同由于反射波的強度受樁土相互作用、波阻抗變化位置、變化形式、范圍、多次反射波疊加等影響。根據波速及波形變化分類并不很科學。第二十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五樁體的檢測長度樁周土性：傳播過程中不斷衰減，衰減程度與樁周土性有關樁長徑比：同樣的土層，應力波在傳播過程還受樁的長徑比影響，樁的長徑比越大，樁底反射波檢測難度越大。樁底土性：樁底土的等效波阻抗與樁身波阻抗接近時，即使樁長徑比不大，大部分能量在樁底向土體輻射，從而增加樁底反射波檢測難度；樁身材料粘性：即使沒有樁土相互作用，應力波也會衰減的激振頻率、激振能量：激振頻率越低、激振能量越大，樁底反射就越明顯。激振點及傳感器安裝位置：激振點與傳感器安裝點越近，實測第一個波至峰值就越大，這樣，樁底反射波相對于第一個波至幅值就越小。綜上所述，我們不應孤立地談樁的檢測長度，而應與樁周土層、樁的長徑比、樁底持力層等因素結合起來第二十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五阻抗變化類別區分反射波的相位、幅值與樁身波阻抗變化有關，即與樁材料的密度ρ波速c及橫截面積A有關。低應變完整性檢測方法，只能對波阻抗變化作出分析，即對樁橫截面的平均情況作出分析。至于詳細區分要借助于其它手段，如聲波等方法。第二十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五樁底反射波走時、砼平均縱波速、樁長三參數中的任二個參數便可確定另外一個參數。要估算樁長，必須已知樁底反射波走時、砼平均縱波速。樁底反射波時間可從記錄信號中得到，而砼平均縱波速可從砼抗壓強度等級估算或參數該場地其它樁的波速，也可用聲波方法得到的樁端附近砼的縱波速作為樁身砼平均縱波速。用以上三種方法得到的波速與實際可能有10%左右相對誤差，因而，估算的樁長也有10%左右的相對誤差，隨著樁的長度增加，絕對誤差也會增加。樁長度檢測

第二十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五樁底反射波與波阻抗檢測當樁底土的等效波阻抗與樁身波阻抗接近時，即使樁長徑比不大，大部分能量在樁底向土體輻射，樁底反射波很難檢測。這并不意味無樁底反射就無法檢測深部的完整性，因為，樁底附近有較明顯的阻抗變化時，應力波仍會發生反射。因此，檢測不出樁底反射波仍有可能檢測出樁底附近的缺損第二十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五CPSA’2001簡介文件選擇

波形處理

樁土相互作用參數設置

波形定性、峰值分析

波形擬合分析

第三十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五文件選擇

文件夾、文件類型文件預覽有關描述第三十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五波形處理波形選擇波形平均濾波設置分析波形樁參數分析結果光標對應參數波形處理文件欄第三十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五樁土相互作用參數設置剪切波速分布樁側反射波第三十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五波形定性、峰值分析反射波峰定完整系數第三十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五波形擬合分析以上波形是經過指數放大的擬合三方式計算與實測匹配波阻抗分布圖單元波阻抗值第三十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五相關資料

高應變擬合分析軟件PSP_WAP&低應變擬合分析軟件CPSA’2001輔導手冊

高應變擬合分析軟件PSP_WAP用戶手冊

低應變完整性定量分析軟件CPSA’2001用戶手冊

反射波特征分析

完整性定量分析實例匯編

瑞利波采集軟件RSM_RWT操作手冊

瑞利波分析方法及其在工程中的應用

瑞利波分析處理軟件SWCT操作手冊第三十六頁，共三十八頁，編輯于2