淺談嵌巖樁低應(yīng)變反射波法時(shí)域曲線分析

周　沫　（安徽省建筑工程質(zhì)量第二監(jiān)督檢測(cè)站，安徽　合肥　230001）

淺談嵌巖樁低應(yīng)變反射波法時(shí)域曲線分析

周沫（安徽省建筑工程質(zhì)量第二監(jiān)督檢測(cè)站，安徽合肥230001）

將基樁看作均勻、線彈性有限長一維圓桿，運(yùn)用有限差分?jǐn)?shù)值解，編制了相應(yīng)的MATLAB軟件，模擬不同軟硬程度基巖下嵌巖樁的時(shí)域曲線對(duì)比，并得到一定的結(jié)論。

嵌巖樁；時(shí)域曲線；數(shù)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(duì)承載力的影響較大。在嵌巖樁的完整性檢測(cè)中，目前應(yīng)用最多的方法是低應(yīng)變反射波法［1-2］。低應(yīng)變法檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)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?jǐn)?shù)值模擬粗淺的探討了不同基巖下嵌巖樁的時(shí)域曲線對(duì)比。

2　基本理論

低應(yīng)變反射波法檢測(cè)是基于一維波動(dòng)方程及其解答來實(shí)現(xiàn)的［3］。基本假定：樁為均勻、線彈性有限長一維圓桿；樁側(cè)土和樁底土均勻、各向同性、線彈性；樁身與土界面連續(xù)不分離，將土體對(duì)樁基的作用等效為彈簧和粘壺［4］。此時(shí)樁身微段在樁身內(nèi)力、樁周土的彈性力和阻尼力作用下的運(yùn)動(dòng)方程為：

邊界條件：

其它初始條件：

對(duì)公式（2）～（5）的u求關(guān)于時(shí)間t的一階導(dǎo)數(shù)，得：

運(yùn)用MATLAB對(duì)公式（6）～（9）進(jìn)行編程計(jì)算，可求得非完整樁樁頂振動(dòng)速度曲線。

3　嵌巖樁的一維數(shù)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(cè)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(jì)算采用的樁身、樁側(cè)土、樁底土及激振力等參數(shù)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(cè)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(shù)：激振力沖量I=1N·s，激振力作用時(shí)間t0=0.78ms。

圖2給出了樁側(cè)土均勻時(shí)，完整樁隨樁底巖土剪切波速Vb變化時(shí)的樁頂振動(dòng)速度時(shí)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(hào)逐漸消失，與入射波反向的嵌巖界面反射信號(hào)逐漸增大，與文獻(xiàn)［5］通過一維解析解所得結(jié)論是一致的，但是在一維有限差分?jǐn)?shù)值解下，當(dāng)基巖的軟硬程度比基樁的高時(shí)，則很難從時(shí)域曲線上看到樁底反射，因此在實(shí)際的檢測(cè)工作中，應(yīng)尋求其他的檢測(cè)方法來判斷嵌巖樁的樁底反射。

圖2　樁底巖土Vb變化時(shí)的嵌巖樁樁頂振動(dòng)速度時(shí)域曲線

［1］徐攸在.樁的動(dòng)測(cè)新技術(shù)（第二版）［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

［2］JGJ106-2014，建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］陳凡，徐天平，陳久照，關(guān)立軍.基樁質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

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

［5］楊曉峰.基樁低階共振頻率理論與試驗(yàn)研究［D］.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，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(yè)于南京審計(jì)學(xué)院，學(xué)士，助理工程師。