桩基动力学绪论1章

1、 桩基检测技术桩基检测技术X绪论绪论 一、桩基工程简介一、桩基工程简介 基础工程分类及应用范围基础工程分类及应用范围 浅基础：如片筏、大板基础。适用于浅层土质较浅基础：如片筏、大板基础。适用于浅层土质较好（如硬塑、致密卵石层）、上部荷载不大的情好（如硬塑、致密卵石层）、上部荷载不大的情况，一般用于民用住宅。况，一般用于民用住宅。 深基础：如桩基、墩基、沉井和连续墙等。适用深基础：如桩基、墩基、沉井和连续墙等。适用于浅层土质松软，不能满足建筑物对地基的强度于浅层土质松软，不能满足建筑物对地基的强度和变形方面的要求时，要利用深部坚实土层或岩和变形方面的要求时，要利用深部坚实土层或岩层作为基础。层作

2、为基础。 桩基结构的优点是：抗震性能好、成本低，易于桩基结构的优点是：抗震性能好、成本低，易于机械化作业。因此应用广泛。机械化作业。因此应用广泛。 3.1 桩的分类桩的分类 桩的种类很多，如不考虑尺寸影响，根据不同目桩的种类很多，如不考虑尺寸影响，根据不同目的，可以按不同的分类法对刚性桩以如下方法分的，可以按不同的分类法对刚性桩以如下方法分类：类： （1）按成桩方法对土层影响进行分类；）按成桩方法对土层影响进行分类； （2）按桩材料分类；）按桩材料分类； （3）按桩的功能分类；）按桩的功能分类； （4）按成桩方法分类；）按成桩方法分类； (5) 按桩与基岩的关系分类；按桩与基岩的关系分类； 主

3、要介绍常用的主要介绍常用的 (4)和和(5)种分类方法的基桩。种分类方法的基桩。按成桩方法分类按成桩方法分类1.打入桩打入桩： 将预制桩用击打或振动法打入地层至设将预制桩用击打或振动法打入地层至设计标高，打入的机械有自由落锤、蒸汽锤、计标高，打入的机械有自由落锤、蒸汽锤、柴油锤、压缩空气锤和振动锤等，其预制柴油锤、压缩空气锤和振动锤等，其预制桩包括木桩、混凝土桩和钢桩。桩包括木桩、混凝土桩和钢桩。 2 就地灌注桩：按成孔的工艺又可分为就地灌注桩：按成孔的工艺又可分为： （1） 沉管灌注桩：将钢管（钢壳）打入土层到设计标高，沉管灌注桩：将钢管（钢壳）打入土层到设计标高，然后灌注混凝土。灌注时可逐

4、渐将钢管拔出，或将钢管留然后灌注混凝土。灌注时可逐渐将钢管拔出，或将钢管留在土层中，这类桩又可分振动沉管和锤击沉管两种。在土层中，这类桩又可分振动沉管和锤击沉管两种。 （2）钻孔灌注桩：使用机械成孔，一般没有护壁或泥浆）钻孔灌注桩：使用机械成孔，一般没有护壁或泥浆护壁，不扰动周围土层。钻孔的机械有冲击钻、旋转钻护壁，不扰动周围土层。钻孔的机械有冲击钻、旋转钻（尚可分为正循环、反循环等）、长螺旋和短螺旋等等，（尚可分为正循环、反循环等）、长螺旋和短螺旋等等，适用于不同的土层。适用于不同的土层。 （3）人工挖孔灌注桩：人工取土成孔，类似如古代的打）人工挖孔灌注桩：人工取土成孔，类似如古代的打井方式

5、，一般采用砖护壁或不护壁，多用于短粗桩，但也井方式，一般采用砖护壁或不护壁，多用于短粗桩，但也有用于有用于20多米的情形在黄土地区用洛阳铲取土成孔的桩型多米的情形在黄土地区用洛阳铲取土成孔的桩型也可归入此类。也可归入此类。 （4）夯扩桩、复打桩、支盘桩等：为提高灌注桩的承载）夯扩桩、复打桩、支盘桩等：为提高灌注桩的承载力，可用管内锤击法或扩孔器将桩的端部扩大，也可将桩力，可用管内锤击法或扩孔器将桩的端部扩大，也可将桩身局部扩大，借以改变受力状况，形成扩底的为夯扩桩，身局部扩大，借以改变受力状况，形成扩底的为夯扩桩，桩中出现树枝桩中出现树枝“托盘托盘”的为支盘桩，桩底根系较多的为树的为支盘桩，桩

6、底根系较多的为树根桩等等。根桩等等。 3静压桩：利用无噪音的机械将预制静压桩：利用无噪音的机械将预制桩压至设计标高。桩压至设计标高。 4螺旋桩：在木桩或混凝土桩的端部螺旋桩：在木桩或混凝土桩的端部按一螺旋钻头，籍旋转机械将桩拧入按一螺旋钻头，籍旋转机械将桩拧入土层至设计标高，这种桩现已较少使土层至设计标高，这种桩现已较少使用。用。 5喷粉桩或搅拌桩：严格地讲此桩已喷粉桩或搅拌桩：严格地讲此桩已属复合地基，这种桩将水泥、土混合属复合地基，这种桩将水泥、土混合在一起搅拌施工，细分又有干喷、湿在一起搅拌施工，细分又有干喷、湿喷等等。喷等等。 按桩与基岩的关系分类按桩与基岩的关系分类 1端承桩。假若桩

7、的底部嵌固于新鲜的基岩中，端承桩。假若桩的底部嵌固于新鲜的基岩中，称这种桩为端承桩。端承桩的底端为刚性固定的。称这种桩为端承桩。端承桩的底端为刚性固定的。换言之，在静载荷或动载荷作用下，桩底端是不换言之，在静载荷或动载荷作用下，桩底端是不会产生位移的。端承桩的承载能力主要取决于桩会产生位移的。端承桩的承载能力主要取决于桩自身的承载能力，而桩侧土摩擦阻力作用是微不自身的承载能力，而桩侧土摩擦阻力作用是微不足道的。足道的。 2浮承桩。假若桩的底端未抵达基岩，即整根浮承桩。假若桩的底端未抵达基岩，即整根桩是浮于桩周土之中，这种桩称为浮承桩。浮承桩是浮于桩周土之中，这种桩称为浮承桩。浮承桩的底端可视为

8、弹性固定的，在静载荷或动载荷桩的底端可视为弹性固定的，在静载荷或动载荷作用下，浮承桩的底端是可以产生位移的。浮承作用下，浮承桩的底端是可以产生位移的。浮承桩的承载能力主要取决于持力层的抗压强度或单桩的承载能力主要取决于持力层的抗压强度或单位抗压强度以及桩侧土的摩擦阻力的大小。而桩位抗压强度以及桩侧土的摩擦阻力的大小。而桩本身往往仅仅起着传递载荷的作用。本身往往仅仅起着传递载荷的作用。3.2 桩基工程常见的质量问题桩基工程常见的质量问题 基桩工程是隐蔽工程，出现的问题最多，基桩工程是隐蔽工程，出现的问题最多，后果也最为严重，震惊中外的武汉后果也最为严重，震惊中外的武汉18层楼层楼倾斜事故工程，就

9、是因为夯扩桩没达持力倾斜事故工程，就是因为夯扩桩没达持力层引起的。近年来，房屋质量纠纷不断，层引起的。近年来，房屋质量纠纷不断，很多都与基础质量相关，下面针对不同桩很多都与基础质量相关，下面针对不同桩型，扼要介绍它们常见的质量问题。型，扼要介绍它们常见的质量问题。沉管灌注桩沉管灌注桩 沉管灌注桩分为锤击沉管、振动沉管和压力沉管三种工艺。沉管灌注桩分为锤击沉管、振动沉管和压力沉管三种工艺。桩径一般有桩径一般有325mm、377mm、480mm、550mm等，桩长一般不大于等，桩长一般不大于25m。这种桩型质量不够。这种桩型质量不够稳定，故障率高，据广东某地区二百多根桩的检测结果统稳定，故障率高，

10、据广东某地区二百多根桩的检测结果统计，其承载力不满足设计要求的为计，其承载力不满足设计要求的为5%10%，桩身质量，桩身质量有问题的达有问题的达15%20%，主要的质量问题有：，主要的质量问题有： 1. 锤击或振动沉管过程的振动力以弹性波传播方式在周围锤击或振动沉管过程的振动力以弹性波传播方式在周围土体中衰减消散，沉管周围的主体以垂直振动为主，而一土体中衰减消散，沉管周围的主体以垂直振动为主，而一定距离后的土层，水平振动大于垂直振动，再加上侧向挤定距离后的土层，水平振动大于垂直振动，再加上侧向挤土作用，极易折断初凝邻桩，软硬土层交界处尤重。土作用，极易折断初凝邻桩，软硬土层交界处尤重。 2 若

11、桩距小于三倍桩径，沉管过程可能会使地表主体若桩距小于三倍桩径，沉管过程可能会使地表主体隆起，从而在邻桩桩身产生一竖向拉力，使得初凝混凝土隆起，从而在邻桩桩身产生一竖向拉力，使得初凝混凝土拉裂。拉裂。沉管灌注桩沉管灌注桩 3拔桩速度过快，管内混凝土浇灌高度过低，不足以产拔桩速度过快，管内混凝土浇灌高度过低，不足以产生一定得排挤压力，淤泥层易产生缩径。生一定得排挤压力，淤泥层易产生缩径。 4 地层存在有承压水的砂层，砂层上又覆盖有透水性地层存在有承压水的砂层，砂层上又覆盖有透水性差的粘土层时，孔中浇灌混凝土后，由于动水压力作用，差的粘土层时，孔中浇灌混凝土后，由于动水压力作用，沿桩身至桩顶出现冒水

12、现象，凡冒水桩一般都会演变成断沿桩身至桩顶出现冒水现象，凡冒水桩一般都会演变成断桩。桩。 5 振动沉管采用活瓣桩尖时，活瓣张开不灵活、混凝振动沉管采用活瓣桩尖时，活瓣张开不灵活、混凝土下落不畅，引起断桩或混凝土密实度差的现象时有发生；土下落不畅，引起断桩或混凝土密实度差的现象时有发生；当桩尖持力层为透水性良好的砂层时，若沉管后混凝土浇当桩尖持力层为透水性良好的砂层时，若沉管后混凝土浇灌不及时，易从活瓣的合缝处渗水，稀释桩尖部分的混凝灌不及时，易从活瓣的合缝处渗水，稀释桩尖部分的混凝土，使得桩端阻力丧失。土，使得桩端阻力丧失。 6预制桩尖混凝土质量不满足要求，沉管时被击碎塞预制桩尖混凝土质量不满

13、足要求，沉管时被击碎塞入桩管内，拔管至一定高度后，桩尖下落且被孔壁卡住，入桩管内，拔管至一定高度后，桩尖下落且被孔壁卡住，形成桩身的下段无混凝土，产生俗称的形成桩身的下段无混凝土，产生俗称的“吊脚桩吊脚桩”。 7 钢筋笼埋置高度控制不准，找不到钢筋笼。钢筋笼埋置高度控制不准，找不到钢筋笼。 冲、钻孔灌注桩冲、钻孔灌注桩 在地下水位较高的场地进行灌注桩施工，成孔方在地下水位较高的场地进行灌注桩施工，成孔方法有冲抓式、冲击式、回转钻式和潜钻式等成孔法有冲抓式、冲击式、回转钻式和潜钻式等成孔过程采用就地造浆或制备泥浆护壁，以防止孔壁过程采用就地造浆或制备泥浆护壁，以防止孔壁坍塌。混凝土采取带隔水栓的

14、导管水下浇灌混凝坍塌。混凝土采取带隔水栓的导管水下浇灌混凝土工艺。浇灌过程不当容易出现以下质量问题：土工艺。浇灌过程不当容易出现以下质量问题： 1 由于停电或其它原因，浇灌混凝土没有连续由于停电或其它原因，浇灌混凝土没有连续进行，间断一定时间后，隔水层凝固，形成硬壳，进行，间断一定时间后，隔水层凝固，形成硬壳，后续混凝土无法下灌，只好上拔导管，一旦泥浆后续混凝土无法下灌，只好上拔导管，一旦泥浆进入管内必然形成断桩；而如用增大管内混凝土进入管内必然形成断桩；而如用增大管内混凝土压力等办法，冲破隔水层，形成新的隔水层，破压力等办法，冲破隔水层，形成新的隔水层，破碎的老隔水层混凝土必将残留在桩身中，

15、造成桩碎的老隔水层混凝土必将残留在桩身中，造成桩身局部低劣混凝土。身局部低劣混凝土。冲、钻孔灌注桩冲、钻孔灌注桩 2水下浇灌混凝土的桩径不宜小于水下浇灌混凝土的桩径不宜小于600mm，由，由于导管和钢筋笼占据一定空间，加上孔壁摩阻作于导管和钢筋笼占据一定空间，加上孔壁摩阻作用，混凝土上升不畅，容易堵管，形成断桩或钢用，混凝土上升不畅，容易堵管，形成断桩或钢筋笼上浮。筋笼上浮。 3 泥浆护壁成孔，不同土层泥浆应按相应比重泥浆护壁成孔，不同土层泥浆应按相应比重配制，否则孔壁容易坍塌。配制，否则孔壁容易坍塌。 4 正循环法清孔时，应根据孔的深浅，控制洗正循环法清孔时，应根据孔的深浅，控制洗孔时间或孔

16、口泥浆比重，清孔时间过短，孔底沉孔时间或孔口泥浆比重，清孔时间过短，孔底沉渣太厚，将影响桩端承载力发挥。渣太厚，将影响桩端承载力发挥。 5 混凝土和易性不好时，易产生离析现象。混凝土和易性不好时，易产生离析现象。 6 导管连接处漏水时将形成断桩。导管连接处漏水时将形成断桩。人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩 在地下水丰富的场地，采用人工挖孔灌注桩，容易发生一在地下水丰富的场地，采用人工挖孔灌注桩，容易发生一下质量问题：下质量问题： 1 地下水渗流严重的土层，易使护壁崩塌，土体失稳塌地下水渗流严重的土层，易使护壁崩塌，土体失稳塌方。方。 2 土层出现流砂现象或有动水压力时，护壁底部土层会土层出现流砂现

17、象或有动水压力时，护壁底部土层会突然失去强度，泥土随水急速涌出，产生井涌，使护壁与突然失去强度，泥土随水急速涌出，产生井涌，使护壁与土体脱空，或引起孔形不规则。土体脱空，或引起孔形不规则。 3挖孔时如果边挖边抽水，地下水位下降时，护壁易受挖孔时如果边挖边抽水，地下水位下降时，护壁易受到下沉土层产生的负摩擦作用，使护壁受到拉力，产生环到下沉土层产生的负摩擦作用，使护壁受到拉力，产生环向裂缝，护壁所受的周围土压力不均匀时，又将产生弯距向裂缝，护壁所受的周围土压力不均匀时，又将产生弯距和剪力作用，易引起垂直裂缝，而桩制作完毕，护壁和桩和剪力作用，易引起垂直裂缝，而桩制作完毕，护壁和桩身混凝土成为一体

18、，它是桩身的一部分，护壁裂缝破损或身混凝土成为一体，它是桩身的一部分，护壁裂缝破损或错位必将影响桩身质量和侧阻力的发挥。错位必将影响桩身质量和侧阻力的发挥。 人工挖孔灌注桩人工挖孔灌注桩 4孔较深时，浇灌混凝土若没采用导管，孔较深时，浇灌混凝土若没采用导管，混凝土从高处自由下落易产生离析。混凝土从高处自由下落易产生离析。 5 孔底水不易抽干或未抽干情况下浇灌混孔底水不易抽干或未抽干情况下浇灌混凝土，桩尖混凝土将被稀释，降低桩端承凝土，桩尖混凝土将被稀释，降低桩端承载力。载力。混凝土预制桩混凝土预制桩 混凝土预制桩大多用柴油锤、蒸汽锤或自由落锤打入土混凝土预制桩大多用柴油锤、蒸汽锤或自由落锤打入

19、土中。打桩过程容易产生以下质量问题：中。打桩过程容易产生以下质量问题： 1) 打桩时应选用合适的锤垫和桩垫，垫层过软会降低锤击打桩时应选用合适的锤垫和桩垫，垫层过软会降低锤击能量的传递，打入困难；垫层过硬，将增大锤击应力，容能量的传递，打入困难；垫层过硬，将增大锤击应力，容易击碎桩头，一般最大锤击压应力不容许超过混凝土抗压易击碎桩头，一般最大锤击压应力不容许超过混凝土抗压强度的强度的65%。 2) 打桩的拉应力易引起桩身开裂，打桩拉应力的产生及大打桩的拉应力易引起桩身开裂，打桩拉应力的产生及大小与桩尖土特性、桩侧土阻力分布、入土深度、锤偏心程小与桩尖土特性、桩侧土阻力分布、入土深度、锤偏心程度

20、和垫层特性有关。若桩较长，桩尖土质较差，锤击入射度和垫层特性有关。若桩较长，桩尖土质较差，锤击入射的压力波从桩尖反射为拉力波大多发生在打桩初期桩身中的压力波从桩尖反射为拉力波大多发生在打桩初期桩身中部一定范围，约部一定范围，约0.30.7倍桩长位置；当桩尖土质较坚硬，倍桩长位置；当桩尖土质较坚硬，入射波在桩尖的反射仍为压力波，压力波传至桩顶，此时入射波在桩尖的反射仍为压力波，压力波传至桩顶，此时桩锤已回跳离开桩顶，应力波因而将从自由桩顶端将反射桩锤已回跳离开桩顶，应力波因而将从自由桩顶端将反射形成拉力波，这时最大拉应力一般发生在桩的上部。当拉形成拉力波，这时最大拉应力一般发生在桩的上部。当拉应

21、力超过混凝土抗拉强度时，混凝土将开裂。应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土将开裂。混凝土预制桩混凝土预制桩 3) 桩锤选用不合适，将难于打至预定设计桩锤选用不合适，将难于打至预定设计标高或不满足贯入度要求。标高或不满足贯入度要求。 4) 桩头钢筋网片设置、配筋不符合要求或桩头钢筋网片设置、配筋不符合要求或桩顶混凝土保护过厚，桩顶不平，桩身混桩顶混凝土保护过厚，桩顶不平，桩身混凝土标号低于设计要求等，打桩时都易击凝土标号低于设计要求等，打桩时都易击碎桩头。碎桩头。 5) 桩身倾斜或遇有导致桩头错位。桩身倾斜或遇有导致桩头错位。 为什么要测桩？ 桩一般埋于地下，不可见，在施工过程中可能出现质量问题。

22、测桩要解决什么问题？ 承载力，完整性 用什么标准衡量桩基的质量？二、动力测桩简史和现状二、动力测桩简史和现状传统方法：传统方法：静载荷验桩法静载荷验桩法:这种方法是通过测定对桩顶施这种方法是通过测定对桩顶施加的静载荷值与桩顶沉降量的关系（即加的静载荷值与桩顶沉降量的关系（即Q-S）曲线来确）曲线来确定单桩的承载力的定单桩的承载力的 高应变动力测桩高应变动力测桩:（1）锤击法）锤击法 ；（；（2）打桩公式法；（）打桩公式法；（3）波动方程法（即波动方程法（即smith法）；（法）；（4）CASE法；（法；（5）实测）实测轴向力或针对速度曲线的拟合法（如轴向力或针对速度曲线的拟合法（如CAPWAP

23、法和法和TNOWAVE法）；（法）；（6）静）静-动荷载法动荷载法(statnamic法法)；（7）准静力法（）准静力法（pseudo-static pile load tester法。法。 低应变动力测桩低应变动力测桩如瞬态激振的如瞬态激振的“动力参数法动力参数法” ，稳态激，稳态激振的振的“共振法共振法”或机械阻抗法。低应变动力检测主要用或机械阻抗法。低应变动力检测主要用来判定桩身完整性，查明有无断桩缺陷，为基桩的使用来判定桩身完整性，查明有无断桩缺陷，为基桩的使用提供依据。现在广泛应用的为低应变反射波法。提供依据。现在广泛应用的为低应变反射波法。 图图51 静载荷试验装置示意图静载荷试验

24、装置示意图 图图 锚桩式反力装置锚桩式反力装置 试验装置主要包括加压部分和沉降量观测部分。静载荷通常试验装置主要包括加压部分和沉降量观测部分。静载荷通常是由安装在桩顶面上是由安装在桩顶面上1的液压千斤顶的液压千斤顶3提供的，而千斤顶的反提供的，而千斤顶的反力是由承重平台上的重物（如钢锭，大水箱和混凝土块等）力是由承重平台上的重物（如钢锭，大水箱和混凝土块等）或锚桩牵引来提供的或锚桩牵引来提供的5，观测桩的沉降仪表主要是百分表，观测桩的沉降仪表主要是百分表2或或精密水准仪等。百分表是安装在基准梁上，桩头则设置相应精密水准仪等。百分表是安装在基准梁上，桩头则设置相应的沉降标志。的沉降标志。静载荷试

25、验静载荷试验QS曲线曲线 静载荷试验静载荷试验Slog t曲线曲线 打桩公式法的基本原理打桩公式法的基本原理 打桩公式法是最早的高应变动力测桩法打桩公式法是最早的高应变动力测桩法,它它将桩视为一根弹性杆件将桩视为一根弹性杆件,通过研究桩在动载通过研究桩在动载荷冲击作用下受力的过程和机理荷冲击作用下受力的过程和机理,导出桩的导出桩的极限承载力公式极限承载力公式贯入度贯入度承载力承载力 高应变测桩的方法高应变测桩的方法 低应变动力检测方法的分类低应变动力检测方法的分类 一、瞬态法 人工锤击法 二、稳态法低应变动测对桩身质量分类评价，根据不同工程和不同类型的桩基检测和静载荷资料对比，可以从两方面分类

26、评价：桩身完整性：完好桩、微缩扩颈、 严重缩颈、大面积离析、断桩等可以根据小应变动测波形判别；混凝土质量：根据波速判别。 瞬态动检测的观测系统动检测的观测系统 RS-1616K桩基检测仪桩基检测仪 设备型号：RS-1616K 生长厂家：武汉岩海公司 设备价值： 功能简介：适用于高应变、低应变(瞬态)测桩、P-S测井、振动监测、桥梁索力测试与分析、常时微动测试。 完整桩分析完整桩分析 图 108 号桩时域曲线图 横坐标为时间（ms）；纵坐标为幅值 分析： 108 号桩桩径400mm，桩长10m，为素混凝土桩，属浮承桩，桩身完整，实测曲线表现为桩底反射信号为同相反射。为类桩。桩长 L10m，Tr5

27、.180ms，由Vp = 2L / Tr 。波速VP3861m/s 图 210号桩时域曲线图 横坐标为时间（ms）；纵坐标为幅值 分析： 210号桩桩径400mm，桩长10m，为素混凝土桩，属浮承桩，桩身完整，实测曲线表现为桩底反射信号为同相反射。为类桩。桩长L10m，Tr5.200ms由Vp=2L/Tr，波速VP3846m/s 轻微缺陷桩分析：轻微缺陷桩分析： 图 414 号桩时域曲线图 分析： 该桩径400mm，桩长10m，素混凝土桩，属浮承桩，桩设计混凝土强度C20，桩底反射不明显。曲线反映比较规则，在4.79米处出现同相反射，根据检测完毕后的开挖验证，发现5m左右为50cm的干沙层，判

28、断可能为桩受干沙层的吸水作用使其发生轻微断裂。所以判4.79处轻微断裂，为类桩。已知Tr 5.005ms，则波速Vp3996m/s。由图可读出，Tr2.520ms，由L= Vp * Tr/ 2得缩颈位置L=4.79m。Tr 桩身缺陷位置的到达时间；L为缺陷位置； 图图 351351桩时域曲线图桩时域曲线图 分析：分析： 该桩径该桩径400m400m，桩长，桩长10m10m，素混凝土桩，属，素混凝土桩，属浮承桩，桩设计混凝土强度浮承桩，桩设计混凝土强度C20C20，桩底反射不明显。，桩底反射不明显。曲线反映比较规则，在曲线反映比较规则，在4.794.79米处出现同相反射，米处出现同相反射，根据检

29、测完毕后的开挖验证，发现根据检测完毕后的开挖验证，发现5m5m左右为左右为50cm50cm的干沙层，判断可能为桩受干沙层的吸水作用使的干沙层，判断可能为桩受干沙层的吸水作用使其发生轻微断裂。所以判其发生轻微断裂。所以判4.794.79处轻微断裂，为处轻微断裂，为类桩。类桩。 严重缺陷桩严重缺陷桩 图图 275275桩时域曲线图桩时域曲线图分析：分析： 该桩径该桩径400mm400mm，桩长，桩长10m10m，素混凝土桩，属，素混凝土桩，属浮承桩，桩设计混凝土强度浮承桩，桩设计混凝土强度C20C20，桩底反射不明显。，桩底反射不明显。曲线反映比较规则，在曲线反映比较规则，在4.934.93米处出

30、现强烈同相反米处出现强烈同相反射，根据检测完毕后的开挖验证，发现射，根据检测完毕后的开挖验证，发现5m5m左右为左右为50cm50cm的干沙层，判断可能为桩受干沙层的吸水作的干沙层，判断可能为桩受干沙层的吸水作用使其发生轻微断裂。所以判用使其发生轻微断裂。所以判4.934.93处轻微断裂，处轻微断裂，为为类桩。已知类桩。已知L L10m10m，Tr Tr 5.250ms,5.250ms,由由Vp = Vp = 2L / Tr 2L / Tr 得波速得波速Vp3809m/s.Vp3809m/s.三、低应变动力测桩的科学属性三、低应变动力测桩的科学属性 测桩测桩 土木工程土木工程+应用地球物理应用

31、地球物理 测桩所涉及的学科门类测桩所涉及的学科门类:振动与波动力学；振动与波动力学；材料力学；弹性与塑性力学；岩土力学材料力学；弹性与塑性力学；岩土力学 涉及的应用数学有：数学物理方程；调和涉及的应用数学有：数学物理方程；调和分析；数据处理等分析；数据处理等第一章第一章 动力测桩的工程力学基础动力测桩的工程力学基础 第一节第一节 应力分析的基本理论和概念应力分析的基本理论和概念 一、载荷的分类一、载荷的分类 静载荷（静载荷（static load）：）： 缓慢加到构件上载荷。缓慢加到构件上载荷。 动载荷（动载荷（motive load）：）： 能引起构件各部分产生加速度的载荷。能引起构件各部分

32、产生加速度的载荷。 二、内力与应力二、内力与应力 内力：内聚力，由于构建不受任何外力作用时，也内力：内聚力，由于构建不受任何外力作用时，也 有内力，所以以后所说内力仅指改变部分。有内力，所以以后所说内力仅指改变部分。应力：单位面积的内力。应力：单位面积的内力。 轴向力：内力沿杆件轴向作用的力。动力测桩所轴向力：内力沿杆件轴向作用的力。动力测桩所 涉及的主要为轴向力。涉及的主要为轴向力。 正应力：由轴向力作用产生的应力。动力测桩所涉正应力：由轴向力作用产生的应力。动力测桩所涉 及的主要为正应力。如果正应力的方向和及的主要为正应力。如果正应力的方向和M点截点截 面的外法线方向一致时称面的外法线方向

33、一致时称拉应力拉应力，反之称，反之称压应力压应力。正应力正应力=轴向力轴向力/面积面积AN平衡时 轴向力与外力大小相等方向相反外力内力轴向力 )(FP 第二节第二节 位移、变形和应变位移、变形和应变轴向应变轴向应变:由轴向力作用产生的应力由轴向力作用产生的应力位移位移:应变LL 第三节第三节 胡克定律胡克定律LLEANEALNLALNL ：若引入一个比例系数得E第四节第四节 杆件的刚度与单位刚度杆件的刚度与单位刚度 对于均匀材料的杆件有：对于均匀材料的杆件有： N为轴向力，为轴向力，EA代表杆件的抗压能力，称为抗压代表杆件的抗压能力，称为抗压刚度。刚度。杆件的刚度与材料的扬氏模量和面积有关。杆

34、件的刚度与材料的扬氏模量和面积有关。 在外力不变的情况下，面积的变化影响应变的大在外力不变的情况下，面积的变化影响应变的大小。小。 称为单位刚度称为单位刚度 EANLEAKLKLLEAEANSS/第五节 泊松比与广义胡克定律xr 为何有负号？第六节第六节 应力集中概念应力集中概念 应力集中应力集中 如果均匀杆件的截面如果均匀杆件的截面积在某处突然发生变积在某处突然发生变化，面积突然缩小时，化，面积突然缩小时，应力突然增大，这种应力突然增大，这种现象称为应力集中。现象称为应力集中。 APCC 第七节第七节 应变能的概念应变能的概念 应变能：应变能： 构件受力作用时构件受力作用时引起变形所需要的能

35、引起变形所需要的能量。量。EAPLL应变能：构件受力作用时引起变应变能：构件受力作用时引起变形所需要的能量形所需要的能量。 以上的事例证明，缩颈部分所受到的应变能体密度所受到的应变能体密度为扩颈部分的30倍。因此当载荷增加时，桩的缩颈部分比其他部分提前达到韧性摸量，首先产生破坏。 第八节第八节 混凝土的物理力学性质混凝土的物理力学性质 混凝土是由水泥、沙、水及岩石骨料按一混凝土是由水泥、沙、水及岩石骨料按一定配比组成的材料，水泥、沙和水在凝结定配比组成的材料，水泥、沙和水在凝结硬化过程中形成水泥胶块粘结在一起，混硬化过程中形成水泥胶块粘结在一起，混凝土是一种不太致密的混合材料，主要依凝土是一种

36、不太致密的混合材料，主要依靠由骨料与水泥胶块中的结晶体组成的弹靠由骨料与水泥胶块中的结晶体组成的弹性骨架来承受荷载。弹性骨架使混凝土具性骨架来承受荷载。弹性骨架使混凝土具有弹性变形的特点，同时水泥胶块中凝胶有弹性变形的特点，同时水泥胶块中凝胶体又使混凝土具有塑性变形的性质。体又使混凝土具有塑性变形的性质。 一、混凝土的强度试验一、混凝土的强度试验 抗压强度是混凝土的重要力学指标，它与水泥标抗压强度是混凝土的重要力学指标，它与水泥标号、水泥用量、水灰比、龄期、施工方法及养护号、水泥用量、水灰比、龄期、施工方法及养护条件等因素有关。试验方法及试件一般有圆柱体条件等因素有关。试验方法及试件一般有圆柱

37、体和立方体两种，我国规定采用和立方体两种，我国规定采用 15cm15cm15cm的标准立方体。由标准立的标准立方体。由标准立方体试件测得的抗压强度，称为标准立方体抗压方体试件测得的抗压强度，称为标准立方体抗压强度。试验方法是通过在试件上施加不同的纵向强度。试验方法是通过在试件上施加不同的纵向荷载，并测量荷载和相应的变形来获得应力一应荷载，并测量荷载和相应的变形来获得应力一应变曲线变曲线. 应力应变曲线图应力应变曲线图 应变应变应力应力（1）弹性变形阶段（）弹性变形阶段（OC段）段） 由于试件变形所引起的应力由于试件变形所引起的应力与应变呈线性关系，即满足与应变呈线性关系，即满足胡克定律。变形是完全弹性胡克定律。变形是完全弹性的。并变形是可逆的。也就的。并变形是可逆的。也就是说，加载与卸载是说，加载与卸载 时，应力时，应力与应变的变化是沿同一轨迹与应变的变化是沿同一轨迹（Oc）进行的。）进行的。 弹性变形阶段的最大应力称弹性变形阶段的最大应力称为弹性极限或比例极限。为弹性极限或比例极限。 （2）弹塑变形阶段（）弹塑变形阶段（ca段）段） 应力与应变的关系呈非线性关应力与应变的关