基桩检测培训讲义全套承载力检测 桩身检测

基桩检测培训讲义

一、低应变反射波法检测二、基桩声波透射法三、高应变检测技术四、钻孔取芯法五、基桩静载试验

一低应变反射波法检测讲义

目录概述 第一章交通工程基桩分类

1、按桩身材料分类

2、按成桩时对地基土的影响程度分类

3、按桩的功能分类

4、按成桩工艺分类 第二章桩土体系的承载传递机理

1、竖向受压荷载作用下的单桩

2、竖向抗拔荷载作用下的单桩

3、水平荷载作用下的单桩 第三章交通工程常见桩的施工工艺

1、钻（冲）孔灌注桩的施工

2、人工挖孔灌注桩的施工

3、预制钢筋混凝土桩的施工

4、钢桩的施工 第四章常见的基桩质量缺陷

1.、灌注桩常见质量缺陷

2.、预制桩常见质量缺陷 第五章动力测桩的理论基础

1、有关的基本力学概念 （1）应力与应变 （2）有关的弹性常数（弹性模量）

2、弹性波的波动方程

3、弹性波的类型 （1）体波 （2）面波 （3）波速与各弹性模量之间的关系

4、弹性波的反射和透射 （1）垂直入射时反射波的形成 （2）垂直入射时透射波的形成

5、基桩动力检测参数 第六章反射波法动测技术

1、反射波法测桩原理

2、各类桩基缺陷的时程曲线波形特征 （1）混凝土预制桩的桩身缺陷时程曲线波形特征 （2）混凝土灌注桩的桩身常见缺陷时程曲线波形特征

3、实际基桩受土阻力作用和具有多个阻抗变化截面时桩顶接收到的速度响应数值解 第七章检测仪器与设备

1、信号采集及处理仪规定

2、传感器的性能规定

3、激振设备的规定 第八章现场场检测技术1、检测前准备备工作2、传感器安装装规定3、激振时的的规定4、检测工作作规定第九章检检测数据分分析与判定定1、桩身波速速平均值的的确定2、桩身缺陷陷位置的确确定3、需要注意意的问题4、桩身完整整性类别判判定的原则则5、检测报告告的内容6、工程实例例第十章低低应变测试试技术的状状况及问题题讨论1、低应变测测试技术目目前的状况况2、检测能力力验证3、影响桩身身缺陷反射射波波形特特征的因素素4、透射波能能量损失与与衰减5、土层结构构在反射波波时程曲线线上的反映映主要参考文文献概述述近年来，随随着公路等等级要求的的提高，水水运码头的的扩展，对对公路桥梁梁、水运码码头建设的的基础提出出了更高的的要求。桩桩基础已成成为我国交交通工程建建设中最重重要的基础础形式，长长桩、大直直径桩及单单桩单柱的的应用已较较为常见。。桩基础的的质量直接接关系到工工程建设的的安危，因因此桩基础础的质量检检验尤为重重要。为加加强公路工工程和港口口工程基桩桩动力检测测的管理，，统一检测测方法及技技术规定，，确保检测测分析成果果的质量，，中华人民民共和国交交通部制定定了《公路工程基基桩动测技技术规程》JTG/TF81-01-2004和《港口工程桩桩基动力检检测规程》JTJ249-2001及《港口工程基基桩静载荷荷试验规程程》JTJ255-2002。概述述目前，基基桩质量量检测的的两项重重要内容容主要为为基桩的的承载力力检测和和桩身完完整性检检测。其其中基桩桩承载力力检测主主要方法法有单桩桩竖向抗抗压（拔拔）静载载试验、、单桩水水平静载载试验、、高应变变动测法法，桩身身完整性性检测方方法主要要有低应应变反射射波法、、高应变变动测法法、声波波透射法法、取芯芯法等。。单桩竖向抗压压（拔）静载载试验方法是是确定单桩竖竖向抗压（拔拔）极限承载载力，判定工工程桩竖向抗抗压（拔）承承载力是否满满足设计要求求；单桩水平静载载试验是确定定单桩水平临临界和极限承承载力，判定定工程桩水平平承载力是否否满足设计要要求以及确定定浅层地基土土水平抗力系系数的比例系系数，以便分分析工程桩在在水平荷载作作用下的受力力特性；高应变动测法法主要分析桩桩侧和桩端土土阻力，推算算单桩轴向抗抗压极限承载载力，检测桩桩身缺陷位置置、类型及影影响程度，判判定桩身完整整性类别，试试打桩及打桩桩应力监测；；低应变反射波波法是通过分分析实测桩顶顶速度响应信信号的特征检检测桩身完整整性，判定桩桩身缺陷位置置及影响程度度，判断桩端端嵌固情况以以及完整性类类别；概述声波透射法是是通过预埋在在桩身的声测测管，用声测测换能器的发发射和接收，，测出被测混混凝土介质的的声学参数，，分析声测管管之间混凝土土的缺陷位置置及影响程度度，判定桩身身完整性类别别；还可利用用桩身钻孔取取芯检测取芯芯孔周围混凝凝土的缺陷及及影响程度。。取芯法是利用用钻孔取芯机机械设备，直直接对桩身钻钻孔取芯，检检测混凝土灌灌注桩的桩长长、桩身混凝凝土的强度，，桩底沉渣厚厚度和桩身完完整性，判定定或鉴别桩端端持力层岩土土性状。本次学习班，，我仅对低应应变反射波法法测桩的相关关内容分别阐阐述和低应变变反射波法测测桩的具体方方法作扼要讲讲授。概述第一章交通通工程基桩分分类桩是交通工程程桥梁、港口口基础中的柱柱状构件，其其基桩分类大大致按制桩材材料、对地基基土的影响、、基桩功能、、成桩工艺分分类。一、按桩身材材料分类1.混凝土桩混凝土灌注桩桩承载力高、、刚度大、耐耐久性好，可可承受较大的的荷载；桩的的几何尺寸可可根据设计要要求进行变化化，桩长不受受限制，且取取材方便，因因此是当前各各国广泛使用用的桩型。另另一种为预制制混凝土桩。。预制混凝土桩桩多为钢筋混混凝土桩，主主要在工厂集集中生产，强强度等级一般般为C30～C60，截面边长250～600mm，单节长度几几米至十几米米，可以根据据需要连接成成所需桩长。。为减少钢筋筋用量、有效效抵抗打桩拉拉应力，提高高桩身抗弯、、抗裂和抗腐腐蚀的能力，，又发展了预预应力钢筋混混凝土桩,目前我国的预预应力钢筋混混凝土桩多为为圆形管桩。。管桩按施加加预应力工艺艺的不同，分分为先张法预预应力管桩和和后张法预应应力管桩两种种，强度等级级PC和PTC桩为C60或C70，PHC桩为C80，直径300～1200mm，一般单节长长度5～13m，节间连接主主要采用电焊焊连接法，底底桩一般采用用十字形、锥锥形或开口型型桩尖。就地灌注混凝凝土桩就是在在现场成孔后后直接灌注混混凝土而成的的一种桩型。。根据受力需需要，桩身可可放置不同深深度的钢筋笼笼，也可不配配钢筋。桩的的直径和长度度可根据设计计需要确定。。第一章交通通工程基桩分分类2．钢桩主要分为钢管管桩、型钢桩桩和钢板桩三三种。钢管桩由各种种直径和壁厚厚的无缝钢管管制成，不但但承载力高，，刚度大，而而且韧性好，，易贯入，具具有很高的竖竖向承载能力力和水平抗力力；桩长也易易于调节，接接头可靠，容容易与上部结结构结合；但但其价值昂贵贵（约为混凝凝土桩的3～4倍），现场焊焊接质量要求求严格，使用用时施工成本本高。型钢桩与钢管管桩相比，断断面刚度小，，承载能力和和抗锤击性能能差，易横向向失稳，但穿穿透能力强，，沉桩过程挤挤土量小，且且价格相对便便宜，有重复复利用的可能能，常用断面面形式为H形和I形。钢板桩的承载载力高，重量量轻，可以打打入较硬的土土层和砂层，，且施工方便便，速度快，，主要用于临临时支档结构构或永久性的的码头工程，，常用断面形形式为直线型型、U形、Z形、H形和管形。1．非挤土桩非挤土桩也称置换换桩，包括干作业业挖孔桩、泥浆护护壁钻（冲）孔桩桩、套管护壁灌注注桩、抓掘成孔桩桩和预钻孔埋桩等等。这类桩在成桩桩过程中，会把与与桩体积相同的土土排除，桩周土仅仅受轻微扰动，但但会有应力松驰现现象，而废泥浆、、弃土运输等可能能会对周围环境造造成影响。二、按成桩时对地地基土的影响程度度分类二、按成桩时对地地基土的影响程度度分类2．部分挤土桩包括开口钢管桩、、型钢桩、钢板桩桩、预钻孔打入桩桩和螺旋成孔桩等等。在类桩的成桩桩过程中，桩周土土仅受到轻微扰动动，其原始结构和和工程性质变化不不明显。3．挤土桩包括各种打入、压压入和振入桩，如如预制方桩、预应应力管桩和封底钢钢管桩和各种沉管管式就地灌注桩。。在这类桩的成桩桩过程中，桩周围围的土被压密或挤挤开，土层受到严严重扰动，土的原原始结构遭到破坏坏而影响到其工程程性质。当施工质质量好、方法得当当时，挤土桩所提提供的承载力较非非挤土桩和部分挤挤土桩高。三、按桩的功能分分类1．抗压桩按桩的承载性状可可分为：（1）摩擦型桩：指桩桩顶荷载全部或主主要由桩侧摩阻力力承担。根据侧摩摩阻力分担总荷载载的比例，又可分分为纯摩擦桩和端端承摩擦桩；（2）端承型桩：指桩桩顶荷载全部或主主要由桩端阻力承承担。根据端阻力力发挥的程度和分分担总荷载的比例例，又可分为纯端端承桩和摩擦端承承桩。无论是端承承摩擦桩还是摩擦擦端承桩，其端阻阻和侧阻分担荷载载的大小均与桩径径、桩长、桩周土土层情况和持力层层刚度有关。2．抗拔桩主要用来承担竖向向上拔荷载，如船船坞抗浮力桩基、、送电线路塔桩基基、易受风荷较大大的桥梁桩基等等等，其外部上拔荷荷载主要由桩侧摩摩阻力承担。3．水平受荷桩主要用来承担水平平方向传来的外部部荷载，如承受地地震或风所产生的的水平荷载。港口口码头工程用的板板桩、基坑支护中中的护坡桩等都属属于这类桩。桩身身刚度大小是其抵抵抗弯矩力的重要要保证。四、按成桩工艺分分类1．打（压）入桩主要指预制桩。成成桩方法是按预定定的沉桩标准，以以锤击、振动或静静压方式将桩沉入入地层至设计标高高。为减小沉桩阻阻力和沉桩时的挤挤土影响，可辅以以钻孔沉桩或中掘掘方式沉桩，当地地层中存在硬夹层层时，也可辅以水水冲方式沉桩，以以提高桩的贯入能能力和沉桩效率。。施工机械包括自自由落锤、蒸汽锤锤、液压锤和静力力压桩机等。我国国目前常见的打入入桩有钢筋混凝土土预制桩和钢桩，，主要以柴油锤施施打。四、按成桩工艺分分类2．就地灌注桩直接在地基土上用用钻、冲、挖等方方式成孔，就地浇浇注混凝土而成的的桩。按成孔工艺艺主要分为：（1）钻（冲）孔灌注注桩：利用机械设设备并采用泥浆护护壁成孔或干作业业成孔，然后放置置钢筋笼、灌注混混凝土而成的桩。。钻孔的机械有冲冲击钻、螺旋钻、、旋挖钻等。它适适用于各种土层，，能制成较大直径径和各种长度，以以满足不同承载力力的要求；还可利利用扩孔器在桩底底及桩身部位进行行扩大，形成扩底底桩或糖葫芦形桩桩，以提高桩的竖竖向承载能力。同同打入桩相比，钻钻（冲）孔灌注桩桩施工工艺复杂，，施工过程不易控控制，易出现质量量问题，且成孔速速度慢，工期长，，当有泥浆护壁时时，泥浆池占地大大且污染环境。四、按成成桩工艺艺分类（2）人工挖挖孔灌注注桩：利利用人工工挖掘成成孔，在在孔内放放置钢筋筋笼、灌灌注混凝凝土的一一种桩型型。相对对钻孔桩桩和沉管管桩，挖挖孔桩的的施工设设备简单单，对环环境的污污染少，，承载力力大且单单位承载载力的造造价便宜宜，适用用于持力力层埋藏藏较浅，，地下水水位较深深，单桩桩承载力力要求较较高的工工程。这这种桩对对土层的的适用性性强，既既可用在在人工填填土层、、黏土层层，粉土土层、砂砂土层、、碎石土土层和风风化岩层层中，又又可在黄黄土、膨膨胀土和和冻土中中使用。。（3）挤扩多多支盘灌灌注桩：：是在原原有等截截面混凝凝土桩基基础上，，使用专专用液压压挤扩支支盘设备备——挤扩支盘盘机，经经高能量量挤压土土体而成成型支盘盘模腔，，合理地地与现有有桩工机机械配套套使用，，灌注混混凝土而而成的一一种变直直径桩型型。由于于存在挤挤扩分支支和承力力盘的作作用，该该桩型的的侧阻和和摩阻得得到了较较大提高高，承载载力也较较其他灌灌注桩高高。分支支和承力力盘宜在在一般黏黏性土、、粉土、、细砂土土、砾石石、卵石石和软硬硬交互土土层中成成型，但但不宜在在淤泥质质土、中中粗砂层层及易液液化砂土土层中分分支和成成盘。第二章桩桩土体体系的承承载传递递机理桩的作用用是将上上部结构构的荷载载传递到到深部较较坚硬、、压缩性性小的土土层或岩岩土上。。总体上上可考虑虑按竖向向受荷与与水平受受荷两种种工况来来分析桩桩的承载载性状。。一、竖向向受压荷荷载作用用下的单单桩单桩竖向向抗压极极限承载载力是指指桩在竖竖向荷载载作用下下到达破破坏状态态前或出出现不适适于继续续承载的的变形所所对应的的最大荷荷载，由由以下二二个因素素决定：：一是桩桩本身的的材料强强度，即即桩在轴轴向受压压、偏心心受压或或在桩身身压曲的的情况下下，结构构强度的的破坏；；二是地地基土强强度，即即地基土土对桩的的极限支支承能力力。通常常情况下下，第二二个因素素是决定定单桩极极限抗压压承载力力的主要要因素，，也是我我们主要要讨论的的问题。。在竖向受受压荷载载作用下下，桩顶顶荷载由由桩侧摩摩阻力和和桩端阻阻力承担担，且侧侧阻和端端阻的发发挥是不不同步的的，即桩桩侧阻力力先发挥挥，先达达极限，，端阻后后发挥，，后达极极限；二二者的发发挥过程程反应了了桩土体体系荷载载的传递递过程；；在初始始受荷阶阶段，桩桩顶位移移小，荷荷载由桩桩上侧表表面的土土阻力承承担，以以剪应力力形式传传递给桩桩周土体体，桩身身应力应应变随深深度递减减；随着着荷载的的增大，，桩顶位位移加大大，桩侧侧摩阻力力由上至至下逐步步被发挥挥出来，，在达到到极限值值后，继继续增加加的荷载载则全部部由桩端端土阻力力承担。。随着桩桩端持力力层的压压缩和塑塑性挤出出，桩顶顶位移增增长速度度加大，，在桩端端阻力达达到极限限值后，，位移迅迅速增大大而破坏坏，此时时桩所承承受的荷荷载就是是桩的极极限承载载力。由由此可以以看出，，桩的承承载力大大小主要要由桩侧侧土和桩桩端土的的物理力力学性质质决定，，而桩的的几何特特征如长长径比，，侧表面面积大小小，桩的的成桩效效应均会会影响承承载力的的发挥。。桩土体系系的荷载载传递特特性为桩桩基设计计提供了了依据，，设计部部门可根根据土层层的分布布与特性性，合理理选择桩桩径、桩桩长、施施工工艺艺和持力力层，这这对有效效发挥桩桩的承载载能力、、节省工工程造价价具有十十分重要要的作用用。1．侧阻影影响分析析从桩的承承载机理理来看，，桩土间间的相对对位移是是侧摩阻阻力发挥挥的必要要条件，，但不同同类型的的土，发发挥其最最大摩阻阻力所需需位移是是不一样样的，如如黏性土土为5～10mm，砂类土为10～20mm等等。大量实验结结果表明，发挥侧侧阻所需相对位移移并非定值，桩径径大小、施工工艺艺和土层的分布状状况都是影响位移移量的主要因素。。成桩效应也会影响响到侧摩阻力，因因为不同的施工工工艺都会改变桩周周土体内应力应变变场的原始分布，，如挤土桩对桩周周土的挤密和重塑塑作用，非挤土桩桩因孔壁侧向应力力解除出现的应力力松驰等等；这些些都会不同程度的的提高或降低侧摩摩阻力的大小，而而这种改变又与土土的性质、类别，，特别是与土的塑塑性度、密实度和和饱和度密切相关关。一般来说，饱饱和土中的成桩效效应大于非饱和土土的，群桩的大于于单桩的。桩材和桩的几何外外形也是影响侧阻阻力大小的因素之之一。同样的土，，桩土界面的外摩摩擦角δ会因桩材表面的粗粗糙程度不同而差差别较大，如预制制桩和钢桩，侧表表面光滑，δ一般为1/3φ～1/2φ（φ为土的内摩擦角）），而对不带套管管的钻孔灌注桩侧侧表面非常粗糙，，δ可取2/3φ～φ。由于桩的总侧阻阻力与桩的表面积积成正比，因此采采用较大比表面积积（桩的表面积与与桩身体积之比））的桩身几何外形形可提高桩的承载载力。随桩入土深度的增增加，作用在桩身身的水平有效应力力成比例增大。按按照土力学理论，，桩的侧摩阻力也也应逐渐增大；但但实验表明，在均均质土中，当桩的的入土超过一定深深度后，桩侧摩阻阻力不再随深度的的增加而变大，而而是趋于定值，该该深度被称为侧摩摩阻力的临界深度度。对于在饱和黏性土土中施工的挤土桩桩，要考虑时间效效应对土阻力的影影响。桩在施工过过程中对土的扰动动会产生超孔隙水水压力，它会使桩桩侧向有效应力降降低，导致在桩形形成的初期侧摩阻阻力偏小；随时间间的增长，超孔隙隙水压力逐渐沿径径向消散，扰动区区土的强度慢慢得得到恢复，桩侧摩摩阻力得到提高。。2．端阻影响分析同侧摩阻力一样，，桩端阻力的发挥挥也需要一定的位位移量。一般的工工程桩在桩容许沉沉降范围内就可发发挥桩的极限侧摩摩阻力，但桩端土土需更大的位移才才能发挥其全部土土阻力，所以说二二者的安全度是不不一样的。持力层的选择对提提高承载力、减少少沉降量至关重要要，即便是摩擦桩桩，持力层的好坏坏对桩的后期沉降降也有较大的影响响；同时要考虑成成桩效应对持力层层的影响，如非挤挤土桩成桩时对桩桩端土的扰动，使使桩端土应力释放放，加之桩端也常常常存在虚土或沉沉渣，导致桩端阻阻力降低；挤土桩桩成桩过程中，桩桩端土受到挤密而而变得密实，导致致端阻力提高；但但也不是所有类型型的土均有明显挤挤密效果，如密实实砂土和饱和黏性性土，桩端阻力的的成桩效应就不明明显。桩端进入持力层的的深度也是桩基设设计时主要考虑的的问题，一般认为为，桩端进入持力力层越深，端阻力力越大；但大量实实验表明，超过一一定深度后，端阻阻力基本恒定。关于端阻的截面效效应问题，一般认认为随桩截面的增增大，桩端阻力的的极限值变小。端阻力的破坏模式式分为三种，即整整体剪切破坏、局局部剪切破坏和冲冲入剪切破坏，主主要由桩端土层和和桩上覆土层性质质确定。当桩端土土层密实度好、上上覆土层较松软，，桩又不太长时，，桩身一般呈现为为整体剪切破坏，，而当上覆土层密密实度好时，则会会呈现局部剪切破破坏；但当桩端密密实度差或处在中中高压缩性状态，，或者桩端存在软软弱下卧层时，就就可能发生冲剪破破坏。实际上，桩桩在外部荷荷载作用下下，侧阻和和端阻的发发挥和分布布是较复杂杂的，二者者是相互作作用、相互互制约的，，如因端阻阻降低的影影响，靠近近桩端附近近的侧阻会会有所降低低等等。3．常见的单单桩荷载-位移（Q-s）曲线见图图2-1，它们反映映了上述的的几种破坏坏模式。（1）桩端持力力层为密实实度和强度度均较高的的土层（如如密实砂层层、卵石层层等），而而桩侧为相相对软弱土土层，此时时端阻所占占比例大，，Q-s曲线呈缓变型型，极限荷载载下桩呈整体体剪切破坏或或局部剪切破破坏，如图2-1(a)所示。这种情情况常以某一一极限位移Su确定极限荷载载，一般取Su=40～60mm；对于非嵌岩岩的长（超长长）桩（L/D＞80），一般取Su=60～80mm；对于直径大大于或等于800mm的桩或扩底桩桩，Q-s曲线一般也呈呈缓变型，此此时极限荷载载可按Su=0.05D(D为桩端直径)控制。Qs(a)Qs(c)正常曲线Qs(b)正常曲线图2-1桩的破坏模式（2）桩端与桩侧侧为同类型的的一般土层，，端阻力不大大，Q-s曲线呈陡降型型，桩端呈刺刺入（冲剪））破坏，如软软弱土层中的的摩擦桩（超超长桩除外））；或者端承承桩在极限荷荷载下出现桩桩身材料强度度的破坏或桩桩身压曲破坏坏，Q-s曲线也呈陡降降型，如嵌入入坚硬基岩的的短粗端承桩桩；这种情况况破坏特征点点明显，极限限荷载明确，，如图2-1(b)所示。（3）桩端有虚土土或沉渣，初初始强度低，，压缩性高，，当桩顶荷载载达一定值后后，桩底部土土被压密，强强度提高，导导致Q-s曲线呈台阶状状；或者桩身身有裂缝（如如接头开裂的的打入式预制制桩和有水平平裂缝的灌注注桩），在试试验荷载作用用下闭合，Q-s曲线也呈台阶阶状，如图2-1(c)所示；这种情情况一般也按按沉降量确定定极限荷载（（同第（1）款中的规定定）。对于缓变型的的Q-s曲线，极限荷荷载也可辅以以其他曲线进进行判定，如如取s-lgt曲线尾部明显显弯曲的前一一级荷载为极极限荷载。二、竖向抗拔拔荷载作用下下的单桩承受竖向抗拔拔荷载作用下下的单桩承载载机理同竖向向受压桩有所所不同。首先先抗拔桩常见见的破坏形式式是桩-土界面间的剪剪切破坏，桩桩被拔了或者者是复合剪切切面破坏，即即桩的下部沿沿桩-土界面破坏，，而上部靠近近地面附近出出现锥形剪切切破坏，且锥锥形上体会同同下面土体脱脱离与桩身一一起上移。当当桩身材料抗抗拉强度不足足（或配筋不不足）时，也也可能出现桩桩身被拉断现现象。其次是是当桩在承受受竖向拉拔荷荷载时，桩-土界面的法向向应力比受压压条件下的法法向应力数值值小，这就导导致了土的抗抗剪强度和侧侧摩阻力降低低（如桩材的的泊松效应影影响），而对对复合剪切破破坏可能产生生的锥形剪切切体，因其土土体内的水平平应力降低，，也会使桩上上部的侧摩阻阻力有所折减减。桩的抗拔承载载力由桩侧阻阻力和桩身重重力组成，而而对上拔时形形成的桩端直直空吸引力，，因其所占比比例小，可靠靠性低，对桩桩的长期抗拔拔承载力影响响不大，一般般不予考虑。。桩周阻力的的大小与竖向向抗压桩一样样，受桩土界界面的几何特特征、土层的的物理力学特特性等较多因因素的影响；；但不同的是是，黏性土中中的抗拔桩在在长期荷载作作用下，随上上拔量的增大大，会出现应应变软化的现现象，即抗拔拔荷载达到峰峰值后会下降降，而最终趋趋于定值。因因而在设计抗抗拔桩时，应应充分考虑抗抗拔荷载的长长期效应和短短期效应的差差别。如低矮矮桥梁等基础础由风荷载产产生的抗拔荷荷载只有短期期效应，此时时就可以不考考虑长期抗拔拔荷载作用的的影响，而对对于承受巨大大浮托力作用用的船闸、船船坞、水面码码头等基础的的抗拔桩基，，因长时间承承受拉拔荷载载作用，因而而必须考虑长长期荷载的影影响。为提高抗拔桩桩的竖向抗拔拔力，可以考考虑改变桩身身截面形式，，如可采用人人工扩底或机机械扩底等施施工办法，在在桩端形成扩扩大头，以发发挥桩底部的的扩头阻力等等等。另外，桩身材材料强度（包包括桩在承台台中的嵌固强强度）也是影影响桩抗拔承承载力的因素素之一，在设设计抗拔桩时时，应对此项项内容进行验验算。三、水平荷载载作用下的单单桩桩所受的水平平荷载部分由由桩本身承担担，大部分是是通过桩传给给桩侧土体，，其工作性能能主要体现在在桩与土的相相互作用上，，即当桩产生生水平变位时时，促使桩周周土也产生相相应的变形，，产生的土抗抗力会阻止桩桩变形的进一一步发展。在在桩受荷初期期，由靠近地地面的土提供供土抗力，土土的变形处在在弹性阶段；；随着荷载增增大，桩变形形量增加，表表层土出现塑塑性屈服，土土抗力逐渐由由深部土层提提供；随着变变形量的进一一步加大，土土体塑性区自自上而下逐渐渐开展扩大，，最大弯矩断断面下移，当当桩本身的截截面抗拒无法法承担外部荷荷载产生的弯弯矩或桩侧土土强度遭到破破坏，使土失失去稳定时，，桩土体系便便处于破坏状状态。按桩土相对刚刚度（即桩的的刚性特征与与土的刚性特特性之间的相相对关系）的的不同，桩土土体系的破坏坏机理及工作作状态分为二二类，一是刚刚性短桩，此此类桩的桩径径大，桩入土土深度小，桩桩的抗弯刚度度比地基土刚刚度大得多，，在水平力作作用下，桩身身像刚体一样样绕桩上某点点转动或平移移而破坏；此此类桩的水平平承载力由桩桩周土的强度度控制；二是是弹性长桩，，此类桩的桩桩径小，桩入入土深度大，，桩的抗弯刚刚度与土刚度度相比较具柔柔性，在水平平力作用下，，桩身发生挠挠曲变形，桩桩下段嵌固于于土中不能转转动；此类桩桩的水平承载载力由桩身材材料的抗弯强强度和桩周土土的抗力控制制。对于钢筋混凝凝土弹性长桩桩，因其抗拉拉强度低于轴轴心抗压强度度，所以在水水平荷载作用用下，桩身的的挠曲变形将将导致桩身截截面受拉侧面面开裂，然后后渐趋破坏；；当设计采用用这种桩作为为水平承载桩桩时，除考虑虑上部结构对对位移限值的的要求外，还还应根据结构构构件的裂缝缝控制等级，，考虑桩身截截面开裂的问问题；但对抗抗弯性能好的的钢筋混凝土土预制桩和钢钢桩，因其可可忍受较大的的挠曲变形而而不至于截面面受拉开裂，，设计时主要要考虑上部结结构水平位移移允许值的问问题。影响桩水平承载载力的因素很多多，包括桩的截截面刚度、材料料强度、桩侧土土质条件、桩的的入土深度和桩桩顶约束条件等等等；工程中通通过静载试验直直接获得水平承承载力的方法因因试验桩与工程程桩边界条件的的差别，结果很很难完全反映工工程桩实际工作作情况；此时可可通过静载试验验测得桩周土的的地基反力特性性，即地基土水水平抗力系数（它反映了桩在在不同深度处桩桩侧土抗力和水水平位移的关系系，可视为土的的固有特性），，为设计部门确确定土抗力大小小进而计算单桩桩水平承载力提提供依据。第三章交通工工程常见桩的施施工工艺一、钻（冲）孔孔灌注桩的施工工包括泥浆护壁灌灌注桩和干作业业螺旋成孔灌注注桩两种。泥浆护壁钻（冲冲）孔灌注桩的的成桩方法分为为反循环钻孔法法、正循环钻孔孔法、旋挖成孔孔法和冲击成孔孔法等几种。反循环钻孔施工工法首先在桩顶顶设置护筒（直直径比桩径大15%左右），护筒内内的水位高出自自然地下水位2m以上，以确保孔孔壁的任何部位位均保持0.02MPa以上的静水压力力，保护孔壁不不坍塌。钻头钻钻进过程中，通通过泵吸或喷射射水流或送入压压缩空气使钻杆杆内腔形成负压压或形成充气液液柱产生压差，，泥浆从钻杆与与孔壁间的环状状间隙中流入孔孔底，携带被钻钻挖下来的孔底底岩土钻渣，由由钻杆内腔返回回地面泥浆沉淀淀池；与此同时时，泥浆又返回回孔内形成循环环。这种方法成成孔效率高、质质量好，排渣能能力较强，孔壁壁上形成的泥皮皮薄，是一种较较好的成孔方法法。正循环钻钻孔施工工法是由由钻机回回转装置置带动钻钻杆和钻钻头回转转切削破破碎岩土土，钻进进时用泥泥浆护壁壁、排渣渣。泥浆浆经钻杆杆内腔流流向孔底底，经钻钻头的出出浆口射射出，带带动钻头头切削下下来的钻钻渣岩屑屑，经钻钻杆与孔孔壁间的的环状空空间上升升到孔口口溢进沉沉淀池中中净化。。相对反反循环钻钻孔，该该方法设设备简单单，钻机机小，适适用较狭狭窄的场场地，且且工程费费用低，，但对桩桩径较大大（一般般大于1.0m），桩孔孔较深及及容易塌塌孔的地地层，这这种方法法钻进效效率低，，排渣能能力差，，孔底沉沉渣多，，孔壁泥泥皮厚，，且岩土土重复破破碎现象象严重。。旋挖成孔孔施工法法又称钻钻半钻成成孔施工工法，分分为全套套管钻进进法和用用稳定液液保护孔孔壁的无无套管钻钻进法，，其中后后一种方方法目前前应用较较为广泛泛。成孔孔原理是是在一个个可闭合合开启的的钻斗底底部及侧侧边镶焊焊切削刀刀具，在在伸缩钻钻杆旋转转驱动下下，旋转转切削挖挖掘土层层，同时时使切削削挖掘下下来的土土渣进入入钻斗，，钻斗装装满后提提出孔外外卸土，，如此循循环形成成桩孔。。旋挖法法振动小小，噪声声低，钻钻进速度度快，无无泥浆循循环，孔孔底沉渣渣少，孔孔壁泥皮皮薄，但但在卵石石层（粒粒径10cm以上）或或黏性较较大的黏黏土、淤淤泥土层层中施工工，则钻钻进效率率低。冲击成孔孔施工法法是采用用冲击式式钻机或或卷扬机机带动一一定重量量的钻头头，在一一定的高高度内使使钻头提提升，然然后突放放使钻头头自由降降落，利利用冲击击动能冲冲挤土层层或破碎碎岩层形形成桩孔孔，再用用掏渣筒筒或反循循环抽渣渣方式将将钻渣岩岩屑排除除；每次次冲击之之后，冲冲击钻头头在钢丝丝绳转向向装置带带动下转转动一定定的角度度，从而而使桩孔孔得到规规则的圆圆形断面面。该方方法设备备简单，，机械故故障少，，动力水水泵小，，对有裂裂隙的坚坚硬岩土土和大的的卵砾石石层破碎碎效果好好，且成成孔率较较钻进法法高；但但钻进效效率低（（桩越长长，效率率越低）），清孔孔较困难难，易出出现桩孔孔不圆、、孔斜、、卡钻等等事故。。干作业螺螺旋钻孔孔灌注桩桩按成孔孔方法可可分为长长螺旋钻钻孔灌注注桩和短短螺旋钻钻孔灌注注桩两种种。这种种桩成孔孔无需泥泥浆循环环，施工工时螺旋旋钻头在在桩位处处就地切切削土层层，被切切土块钻钻屑通过过带有螺螺旋叶片片的钻杆杆不断从从孔底输输送到地地表后形形成桩孔孔。长螺螺旋钻孔孔是一次次钻进成成孔，成成孔直径径较小，，孔深受受桩架高高度限制制；短螺螺旋钻孔孔为正转转钻进，，提升后后反转甩甩土，逐逐步钻进进成孔，，所以钻钻进效率率低，但但成孔直直径和孔孔深均较较大。两两种施工工方法都都对环境境影响小小，施工工速度快快，且干干作业成成孔混凝凝土灌注注质量有有保证，，但孔底底或多或或少留有有虚土，，影响桩桩的承载载力，适适用范围围限制也也较多。。近年来来，长螺螺旋压灌灌工艺也也得到了了应用，，这种工工艺的要要点是：：在钻至至桩底标标高后，，一边提提钻一边边通过高高压混凝凝土输送送泵将混混凝土压压入桩孔孔，只要要钢筋笼笼不是很很长或很很柔时，，通过加加压、振振动或下下拽将钢钢筋笼沉沉入已灌灌注混凝凝土的桩桩孔中，，成桩效效率和质质量均很很高。二、人工挖孔灌注注桩的施工指在桩位采用人工工挖掘，手摇轱轳轳或电动葫芦提土土成孔，然后放置置钢筋笼，灌注混混凝土而成的桩型型。为确保人身安安全，挖孔过程中中必须考虑防止土土体坍滑的支护措措施，如采用现浇浇混凝土护壁、喷喷射混凝土护壁等等等，一般是每挖挖1m左右作一节护壁，，护壁厚度一般取取10～15cm，混凝土强度等级级应符合设计要求求，一般不低于C15，有外齿式和内齿齿式两种，上下节节护壁搭接长度宜宜为50～75mm。挖孔桩桩径一般般为800～2000mm，桩长不宜超过25m；当以强风化或中中风化岩层作桩端端持力层时，桩底底还可做成扩大头头，以充分发挥桩桩身混凝土强度，，提高桩的承载能能力；但挖孔桩施施工人员劳动强度度大，工作环境差差，安全事故多，，在地下水丰富的的地区成孔困难甚甚至失败。三、预制钢筋混凝凝土桩的施工预制钢筋混凝土桩桩包括普通钢筋混混凝土桩和预应力力钢筋混凝土桩，，按其外形可分为为方桩、管桩、板板桩和异型桩等，，当前使用较为广广泛的是预制方桩桩和预应力管桩。。预制方桩常用截面面边长200～600mm，桩身混凝土强度度等级C30～C50，最高达C60，采用分节预制，，常用单节长度2～25m，可在工厂或施工工现场制作。预应应力管桩按制作工工艺分为先张法和和后张法两种，其其中先张法工艺较较为常用。管桩按按桩身混凝土强度度等级分为PC、PTC（薄壁）桩和PHC桩，前两者为C60或C70，后者为C80。按抗裂弯矩和极极限弯矩的大小又又可分为A型、AB型和B型，其中A型最小，B型最大；常见的桩桩身有效预应力约约为3.5～6.0MPa。对一般般的桥梁梁工程，，采用A型或AB型管桩可可抵消打打桩引起起的部分分桩身拉拉应力。。管桩外外径300～1200mm，壁厚60～130mm，在工厂厂以离心心法制成成，常用用单节长长度4～15m。管桩沉沉入土中中的第一一节桩称称为底桩桩，底桩桩端部要要设置一一个桩尖尖，常用用桩尖形形式有十十字形、、圆锥形形和开口口形。预制方桩桩节间连连接方法法主要有有三种：：焊接法法、螺栓栓连接法法和硫磺磺胶泥接接桩法；；预应力力管桩现现在几乎乎全部采采用法兰兰盘周围围电焊连连接。预制钢筋筋混凝土土桩的沉沉桩方法法主要有有锤击法法、振动动法、静静压法及及辅助沉沉桩法（（如预钻钻孔辅助助沉桩法法、冲水水辅助沉沉桩法等等），其其中锤击击法和静静压法是是目前应应用最多多的沉桩桩方法。。锤击法是是利用打打桩锤下下落时的的瞬时冲冲击力冲冲击桩顶顶，使桩桩沉入土土中的一一种施工工方法，，主要设设备有打打桩锤和和打桩架架。打桩桩锤分为为落锤、、气动锤锤（压缩缩空气锤锤和蒸气气锤）、、柴油锤锤（导杆杆式和筒筒式）和和液压锤锤，其中中以铜式式柴油锤锤用得最最多；打打桩架主主要有滚滚筒式、、轨道式式、步履履式及履履带式。。施工时时应注意意锤重、、锤垫和和桩垫的的选择以以及收锤锤标准的的确定，，保证接接头焊接接质量。。静压法是是以静力力压桩机机自重和和桩架上上的配重重作反力力，以卷卷扬机滑滑轮组或或电动油油泵液压压方式给给桩施加加荷载将将桩压入入土中的的一种施施工方法法。目前前我国应应用较多多的静力力压桩机机是液压压静力压压桩机，，既可压压预制方方桩，也也可压预预应力管管桩，施施压部位位不在桩桩顶而在在桩身侧侧面，即即所谓的的箍压式式。施工工时要注注意压桩桩机及接接桩方法法的选择择，终压压控制条条件可根根据设计计要求确确定。四、钢桩桩的施工工目前常用用的钢桩桩是钢管管桩和H型钢桩。。钢管桩主主要采用用螺旋焊焊接管和和卷板焊焊接管两两种方法法制作，，直径400～3000mm，壁厚6～50mm，顶端和和底端常常设有环环形加强强箍以减减少局部部应力过过高造成成的变形形损坏。。整根钢钢管桩一一般由一一段下节节桩、若若干段中中节桩和和一段上上节桩组组成，桩桩段间及及上节桩桩与桩盖盖间均采采用焊接接方式连连接；与与预制钢钢筋混凝凝土桩相相同，桩桩锤尤其其是柴油油锤是钢钢管桩沉沉桩的主主要设备备之一。。对超长长钢管桩桩，沉桩桩必须选选用重锤锤，必要要时应进进行桩的的可打性性分析，，以控制制桩材的的锤击应应力，了了解桩的的贯穿能能力。施施工时还还应根据据工程特特点、地地质水文文条件、、施工机机械性能能及设计计条件确确定沉桩桩方法，，如桩的的施工标标高、打打桩顺序序等。H型钢桩在在工厂一一次轧制制而成，，断面大大都呈正正方形，，尺寸为为200mm×200mm～360mm×410mm，翼缘和和腹板的的厚度从从9～26mm不等，重重量为43～231kg/m；桩体同同样由一一段下节节桩、若若干段中中节桩和和一段上上节桩组组成；桩桩节间除除焊接方方式外，，还可采采用钢板板连接或或螺栓连连接。施施工也主主要采用用桩锤（（尤其是是柴油锤锤）进行行沉桩，，但由于于其锤击击性能比比钢管桩桩差，因因而桩锤锤不能过过大；考考虑桩身身有横向向失稳的的可能，，施工时时可采取取在桩机机导杆底底端装活活络抱箍箍等横向向约束装装置防止止失稳现现象的发发生。无论是钢管桩桩还是H型钢桩，锤击击施工时均须须注意以下几几个问题：①①要保证桩的的垂直度，因因桩身倾斜会会影响桩的入入土深度，锤锤击时扰动地地基土，严重重的会造成桩桩的局部变形形，甚至焊缝缝开裂、桩身身折断，所以以保证桩的垂垂直度特别是是第一节桩的的垂直度对整整个桩的施工工质量有重要要影响；②保保证焊接时的的对称焊接和和焊接质量，，以减少因不不均匀收缩造造成的上节桩桩倾斜；③控控制好收锤标标准和打入深深度，将桩的的最终入土深深度和最后贯贯入度结合起起来进行沉桩桩。第四章常见见的基桩质量量缺陷一、灌注桩常常见质量缺陷陷1．钻（冲）孔孔灌注桩（1）对于有泥浆浆护壁的钻（（冲）孔灌注注桩，桩底沉沉渣及孔壁泥泥皮过厚是导导致承载力大大幅降低的主主要原因。（2）水下浇注混混凝土时，施施工不当如导导管下口离开开混凝土面、、混凝土浇注注不连续时，，桩身会出现现断桩的现象象，而混凝土土搅拌不均、、水灰比过大大或导管漏水水均会产生混混凝土离析。。（3）当泥浆相对对密度配置不不当，地层松松散或呈流塑塑状，或遇承承压水层时，，导致孔壁不不能直立而出出现塌孔时，，桩身就会不不同程度的出出现扩径、缩缩颈或断桩现现象。（4）钢筋笼的错错位（如钢筋筋笼上浮、扭扭曲或偏靠孔孔壁）也是这这类桩经常出出现的质量问问题。（5）对于干作业业钻孔灌注桩桩，桩底虚土土过多是导致致承载力下降降的主要原因因，而当地层层稳定性差出出现塌孔时，，桩身也会出出现夹泥或断断桩现象。二、预制桩常常见质量问题题1．钢桩（1）锤击应力过过高时，易造造成钢管桩局局部损坏，引引起桩身失稳稳。（2）H型钢桩因桩本本身的形状和和受力差异，，当桩入土较较深而两翼缘缘间的土存在在差异时，易易发生朝土体体弱的方向扭扭转。（3）焊接质量差，锤锤击次数过多或第第一节桩不垂直时时，桩身易断裂。。2．混凝土预制桩（1）桩锤选用不合理理，轻则桩难于打打至设定标高，无无法满足承载力要要求，或锤击数过过多，造成桩疲劳劳破坏；重则易击击碎桩头，增加打打桩破损率。（2）锤垫或桩垫过软软时，锤击能量损损失大，桩难于打打至设定标高，过过硬则锤击应力大大，易击碎桩头，，使沉桩无法进行行。（3）锤击拉应力是引引起桩身与开裂的的主要原因。混凝凝土桩能承受较大大的压应力，但抵抵抗拉应力的能力力差，当压力波反反射为拉伸波，产产生的拉应力超过过混凝土的抗拉强强度时，一般会在在桩身中上部出现现环状裂缝。（4）焊接质量差或焊焊接后冷却时间不不足，锤击时易造造成在焊口处开裂裂。（5）桩锤、桩帽和桩桩身不能保持一条条直线，造成锤击击偏心，不仅使锤锤击能量损失大，，桩无法沉入设定定标高，而且会造造成桩身开裂、折折断。（6）桩间距过小，，打桩引起的挤挤土效应使后打打的桩难于打入入或使地面隆起起，导致桩上浮浮，影响桩的端端承力。（7）在较厚的黏土土、粉质黏土层层中打桩，如果果停歇时间过长长，或在砂层中中短时间停歇，，土体固结、强强度恢复后就不不易打入，此时时如硬打，将击击碎桩头，使沉沉桩无法进行。。第五章动力测测桩的理论基础础本章将讨论弹性性介质中质点振振动和弹性波传传播规律的有关关基本力学概念念和数理模型的的数学表达式、、弹性波的类型型、线弹性基桩桩介质反射波、、透射波的形成成条件及其运动动学和动力学特特点等问题。一、有关的基本本力学概念（一）应力与应应变任何一种固体介介质在外力作用用下，都会发生生体积大小和形形状的变化，这这种变化统称为为物体的形变。。当外力去掉后后，固体介质又又恢复到原来形形状的形变称之之为弹性形变（（或称应变）。。如果物体上的的外力去掉后并并不恢复原来的的形状，说明其其已产生了残余余形变，这种形形变称之为塑性性形变。自然界中绝大部部分物体在外力力作用下，既可可以显示出弹性性，也可以显示示出塑性。重要要的条件是决定定于物体的物理理性质以及外力力的大小和作用用时间的长短。。当外力很小且且作用时间很短短时（如低应变变基桩检测），，物体则可看成成完全弹性体；；反之，当外力力很大，且作用用时间较长于物物体时（如高应应变基桩动力检检测），物体则则克服弹性形变变而产生了塑性性形变。设有一线弹性基基桩，长度l，桩径为d，横截面积为S（如图5.1），该基桩受到到一作用力F时，将被压缩并并在杆内产生一一个对抗外力使使物体恢复原状状的内力，该内内力垂直于基桩桩的横截面，它它的大小等于外外力。单位面积积上的法向内力力称为法向正应应力，用T表示，则在弹性力学中把把相切于单位面面积上的内力，，称为剪切应力力，用τ表示（如图5.2）。弹性介质在应力力作用下产生的的体积和形状的的变化称为应变变。在正应力作用下下，介质体积发发生变化（膨胀胀或压缩），体体积的相对变化化称为体应变。。l△lF图5.1物体的正应力和正应变l△l图5.2物体的剪应力和剪切变F体应变是由线应应变组成的，线线应变是单位长长度的伸长量，，用ε表示弹性介质在剪应应力作用下，形形状发生变化，，称作剪切应变变（或称切应变变）。（二）有关的弹弹性常数（弹性性模量）应力与应变之间间的定量关系是是根据虎克定律律通过弹性常数数将两者联系的的。表征弹性体体性质的弹性常常数主要有：扬扬氏模量（E）、剪切模量（（μ）、体变模量（（K）以及泊松比（（σ）和拉梅常数（（λ）。1．扬氏模量（E），表示圆形或或柱体试件拉伸伸和压缩时，应应力与应变之比比，即2．剪切模量（μ），表示试件受受到剪切力作用用时，剪切应力力与剪切应变之之比，即式中，Fτ：剪应力，a：相对切变3．体变模量（K），表示固体受受到各向均匀压压缩的情况下，，所加压力和体体积相对变化之之比，即（5.5）4．泊松比（σ），表示试件横横向缩短和纵向向伸长之比，即即（5.6）5．拉梅常数（λ），这一系数只只是为了简化数数学运算而引入入的，其定义为为：（5.7）上述给出的五个个参量，由弹性性理论的研究表表明，对于均匀匀的各向同性的的介质，其中任任何一个参数，，都可以用其他他两个参数表示示出来，如：（5.8）总之，只要知道道任意两个弹性性常数，其余弹弹性常数都能算算出。线弹性杆杆介质中中所受应应力与应应变的关关系如图图5.3所示。可可以看出出，当应应力不超超过所谓谓比例极极限时，，T和ε有线性关关系，当当T超过比例例极限，，但不超超过弹性性极限时时，物体体完全表表现为弹弹性性质质，这时时T和ε已非线性性关系，，此范围围为非线线弹性形形变。当当超过弹弹性极限限后，物物体将出出现塑性性形变。二、弹性性波的波波动方程程为了研究究弹性波波形成的的物理机机制和它它的传播播规律，，必须建建立波的的运动方方程，即即波动方方程。为为了使讨讨论内容容接近于于基桩动动测方面面，我们们只讨论论体积元元受单向向正应力力时所产产生的纵纵波的波波动方程程。如图图5.4沿自由支支承细长长杆纵波波传播示示意图如图5.4有一自由由支承的的均匀的的细长杆杆，杆头头受力后后弹性波波沿y方向传播播。先截截取细长长杆中一一小段△△y来分析应应力应变变的情形形，然后后根据虎虎克定律律和牛顿顿第二定定律建立立一维波波动方程程。●●●●A(y)B(y+dy)udyu+du△ysTy图5.4沿自由支承细长杆纵波传播示意图设A、B为y轴上两相相邻质点点的平衡衡位置，，A点与原点点的距离离为y，B点与原点点的距离离为y+dy，它相当当于细长长杆中的的一段介介质元AB，当长杆杆一端受受力后，，就会使使杆内质质点产生生振动，，振动的的传播就就形成了了波，设设某时刻刻t，质点A在y轴上的位位移为u，质点B的位移即即为u+du，这时介介质元AB的线应变变为（5.9）由于位移移是距离离和时间间的二元元函数，，所以（（5.9）式应写写成偏微微分的形形式：（5.9）当应力小小于弹性性极限时时，应力力与应变变的关系系为（5.10）根据牛顿定律律，质量为m的质点某时刻刻在y轴上的合力为为（5.11）式中显显然，（5.12）考虑到介质元元两截面上某某时刻受到的的合力：（5.13）经（5.12）和（5.13）两式比较运运算之后，可可得（5.14）将（5.10）式代入，可可得位移u的一个波动方方程：或（5.15）还可写成：（5.16）式中C是纵波沿细长长杆传播的速速度（5.17）由于上述波动动方程讨论的的弹性纵波只只沿一个方向向传播，故称称为一维波动动方程。求解解这个偏微分分方程，就可可以研究波在在传播过程中中随y、t变动的波动函函数，即可知知道杆中任一一点任一时刻刻的位移和波波沿细长杆传传播的全部状状况。对于剪切应力力和剪切应变变的情况，可可用同样的方方法得到其波波动方程：及（5.18）式中Cs为横波的传播播速度：（5.19）三、弹性波的的类型弹性波的类型型分两类：即即体波和面波波。体波在整整个介质内部部传播，有纵纵波和横波；；面波是沿着着介质的自由由面或界面传传播，有瑞利利波、勒夫波波、板波、扭扭转波等。（一）体波1．纵波弹性介质在受受到压应力或或拉应力作用用时所产生的的波动称为纵纵波。介质压压缩时质点彼彼此靠近，形形成压缩带或或密集带；介介质拉张时质质点彼此疏远远，形成膨胀胀带或拉伸带带，波的传播播就由压缩带带和拉伸带的的序列所组成成。它的质点点位移和波传传播方向一致致。光波和声声波均为纵波波。纵波可以以在任何介质质（固体、液液体、气体））中传播。纵纵波传播引起起的质点运动动见图5.5。2．横波弹性介质受受到剪应力力而产生剪剪切应变时时所产生的的波动就是是横波。横横波的质点点振动方向向与波传播播方向垂直直。横波又又称为切变变波，它仅仅能在固体体中传播。。（二）面波波面波也称表表面波，它它是沿介质质表面或沿沿自由界面面传播的波波。通常面面波的能量量集中在界界面附近，，面波的振振幅随深度度的增加按按指数规律律很快衰减减，面波的的传播速度度是随周期期（频率））而变化的的，这种现现象称之为为面波的频频散（波散散）。面波由于质质点振动的的轨迹不同同，可分为为瑞利（Rayleigh）波（记作作LR）和勒夫（（Love）波（记作作LQ）两种基本本类型。1．瑞利波是是质点纵向向振动和横横向振动的的不同程度度的组合，，它的轨迹迹是沿着波波引进的垂垂直平面内内作逆椭圆圆形运动。。2．勒夫波是是在层状介介质覆盖于于较高速度度的半空间间时产生的的，波在表表层里沿水水平方向传传播。质点点运动方向向垂直于波波的传播方方向。（三）波速速与各弹性性模量之间间的关系表5.1给出了无限限介质内及及有限介质质内的波速速与弹性常常数间的关关系.有限及无限限体的划分分由波长所所决定。波波长的定义义是弹性波波在一个振振动周期T内所传播的的距离，如如果波速为为C则波长λ有（5.20）当λ＜固体尺寸寸被视为无无限体（介介质），这这时在固体体内可产生生纯纵波及及纯横波以以及沿自由由表面传播播的表面波波。当λ＞固体尺寸寸满足一定定条件时有有可能产生生板波（兰兰姆波）或或扭转波及及拉伸波（（杆内的纵纵波）。由由表（5.1）可见这些波的的波速是不同的的。因此，在试试样（岩样、混混凝土试样）测测试时由于尺寸寸小，当使用高高频进行测试，，且满足λ＜（0.2～0.5）倍尺度时，这这时的波速可认认为是无限体的的波速，它不能能代表下面将要要讨论的反射波波法测桩时所取取的波速，因为为反射波法测桩桩所用的频率低低，满足λ＞D，及D＜L（D为桩径，L为桩长），所以以这时所测的是是杆状体的拉伸伸波（纵波）波波速。四、弹性波的反反射和透射在均匀各向同性性介质中，弹性性波从激发源规规则地向各个方方向扩展，波前前是以激发源为为原点的球面，，并垂直于传播播方向。如果波速差异面面是一自由界面面，则入射波、、反射波、透射射波传播规律满满足于Snell定律，可通过Huygens原理去证明。这这里不去讨论。。在基桩检测中，，一维线弹性杆杆件内部并不是是均匀各向同性性的，存在着一一些介质差异面面，当入射波投投到波速不同的的差异面时，一一部分能量反射射回来，一部分分能量透射入差差异面以下介质质，产生波的反反射和透射。1．反射定律PP1P2x=nP1C2P2C2图5.6垂直入射的反射射、透射可以证明，反射射定律为入射角角等于反射角；；入射线、反射射线位于反射界界面法线的两侧侧；入射线、反反射线和法线在在同一个平面内内（如图5.6）。PP1P2x=nP1C2P2C2图5.6垂直入射的反射、透射2．反射波的形成成及应力波、速速度波反射系数数如图5.6中存在x=n的一个界面，界界面以上的纵波波速度和密度分分别为C1和ρ1，据平面波理论论，设入射波P、反射波P1、透射波P2的应力分别为：：式中，ρ、ρ1、ρ2分别为入射、反反射、透射波的的起始振幅值，，a为衰减系数。在x=n界面，存在应力力连续和速度连连续两个条件，，即P+P1=P2（5.21）（5.22）根据类比关系，，速度和应力存存在下列关系：：（5.23）代入连续条件可可写成:（5.24）将(5.21)式代入（5.24）得：经整理后，即即可得应力反反射系数公式式：（5.25）它的一般形式式可写为：（5.25）同理可导出速速度反射系数数将（5.23）式代入（5.21）式，消去P：（5.26）整理后可得：：（5.27）（5.22）式乘上Z2可得（5.28）（5.27）式减（5.28）式并整理后后即得速度反反射系数公式式：（5.29）它的一般形式式可写为：（5.29）3．形成反射波波的条件当R=0时，即Z2=Z1，不产生反射射——均匀介质；当R≠0时，即Z2≠Z1，产生反射——非均匀介质，，此时存在着着差异波阻抗抗的反射界面面（产生反射射波的条件））。（二）垂直入入射时透射波波的形成1．透射定律当入射波通过过反射界面形形成透射波时时，由于分界界面两侧波传传播的速度不不同，透射波波的射线要改改变入射波射射线的方向而而发生偏折，，偏折程度的的大小决定于于透射定律：：入射线、透透射线位于界界面的两侧；；入射线、透透射线、法线线在同一个射射线平面内；；入射角的正正弦与透射角角的正弦之比比等于入射波波和透射波速速度之比。其其数学表达式式：或（5.30）（5.30）式为斯奈尔尔定律，说明明了入射角与与透射角之间间的关系。从上式可知，，当，透射线线靠近法线偏偏折；当C1＜