Studies on parallel seismic testing for integrity of cemented soil columns

The principle and process of parallel seismic (PS) testing for the integrity testing of cemented soil columns are in- troduced in this paper. A three-dimensional (3D) finite element model (FEM) for the pile-soil system is established for impulse responses. Under saturated soil or unsaturated soil condition, several vibrating velocity-time histories at different depths in parallel hole are obtained based on the numerical simulation. It shows that the length of the pile and the one-dimensional (1D) P-wave velocity in the pile can be determined easily from the features of the mentioned velocity-time histories. By examining the slopes of the first arrival time plotted versus depth or the depth where the amplitude of the first arrival significantly decreases, the length of the pile can be determined. The effects of the 3D P-wave propagation through the saturated soil and the defect of the cemented soil column on the velocity-time histories are also investigated.

平行地震波法探测桩长的影响因素试验研究

针对平行地震波法探测既有桩基长度的现场实施问题,依托某市政桥梁工程开展了桩基原位测试试验,着重研究桩顶激振方式、桩端嵌岩条件与上部结构等因素对平行地震波法波形的影响。结果表明:当桩基顶面自由时,竖敲和横敲获得的地震波波形总体一致,初至波振幅衰减程度随桩孔测试间距增加而增大;测试孔距离桩基越远,初至波到达时间拟合直线形态受地层不均匀性影响越显著;桩端嵌入完整基岩导致桩身段波速与桩底持力层波速相差不大,难以通过拟合直线法确定桩底埋深,但结合地质情况和施工工艺可初步判断桩端是否进入岩层及桩底与基岩粘结质量;对于上部结构已建成的桥梁桩基,采用不同角度横敲墩柱侧面,产生的初至横波传递衰减较快,利用辅助装置斜敲墩柱侧面可增加地震波中的纵波成分,显著改善平行地震波法测试信号质量。

缺陷桩的旁孔透射波法检测分析原理

以均质弹性地基中具有低速缺陷段的基桩为研究对象,利用基于Snell定律的射线理论,对旁孔中首至透射P波的时深关系推导了一套简化理论计算公式,并由此提出了采用旁孔透射波法检测分析桩身缺陷的方法.对饱和地基中具有低速缺陷段的基桩,采用轴对称有限元法模拟计算了旁孔透射波法测试信号,对其按上述方法分析推算桩身低速缺陷段的位置、长度和波速以及桩长,以检验本文方法的可靠性.结果表明,本文方法具有良好的实用潜力,值得开展进一步的验证和试用工作.

旁孔透射波法与反射波法检测基桩的对比分析

为了解决桩基检测中长桩桩底与深部缺陷难以识别的问题,采用旁孔透射波法,建立桩-土系统简化理论模型,对旁孔透射波法提出了桩身缺陷及桩底深度的检测分析方法,并采用三维轴对称有限元模型,对比分析了旁孔透射波法与低应变反射波法检测的技术效果.结果表明,反射波法适用于非长桩的长度和深度不大的桩身缺陷检测,虽然指数放大有助于辨识长桩底端和较深处桩身缺陷的反射信号,但在实际应用中仍会存在一定的不确定性.旁孔透射波法受桩长和长径比的影响显著小于反射波法,在桩身缺陷位置及其程度和桩底深度的检测分析中更具优势.

激振方式对旁孔透射波法检测既有工程桩的影响分析

对于既有工程桩,其顶面非裸露自由,常规低应变法难以有效检测其桩底深度,而旁孔透射波法则对此有着良好的应用前景。旁孔透射波法可以在桩侧采用竖向、斜向和水平横向敲击的激振方式。通过建立三维有限元模型,对既有工程桩在桩侧竖向、斜向下45°、水平向敲击下进行旁孔透射波法测试模拟分析。读取不同深度信号的首至波走时并进行分段线性拟合的结果表明:在桩侧竖向或斜向敲击时,主要是基于桩身一维P波信号进行分析;在桩侧水平向敲击时,应主要基于桩身的弯曲波信号进行测试。当地基土饱和时,桩身弯曲波波速与土的P波波速相差较小,采用现行的桩身和桩底土拟合直线交点法难以较为可靠地确定桩底深度,而采用在桩侧竖向或斜向敲击方式更为适宜。

旁孔透射波法确定桩底深度方法的有限元分析

目前国内外利用旁孔透射波检测桩底深度的方法有多种,其理论依据尚须论证。应用轴对称有限元模型,对顶面激振的完整桩用旁孔透射波法检测进行了模拟。结果表明,首至P波时深关系图形中的下段直线须基于一定深度范围内的数据进行拟合,由其与上段直线的交点确定的桩底深度误差较大,须进行修正。验证了旁孔透射波法首至P波的时深关系基本遵从陈龙珠等提出的简化理论模型,所提出的两直线交点深度修正公式可给出合理的桩底深度,经现场试验进一步检验后值得予以推广应用。

旁孔透射波法确定桩底深度计算方法评价

本文首先扼要综述了旁孔透射波法(parallel seismic testing)检测既有建筑基桩底端深度的分析方法。对均质地基,建立了一个旁孔透射波法的首至P波传播路径的简化计算模型,分析了首至P波历时与孔深关系图形的主要特征,再由此对确定桩底深度的既有方法进行了评价并提出了修正。利用文献中的一个有限元算例结果初步检验了本文结论的可靠性和简便实用性。

旁孔透射波法确定桩底深度方法对比研究

针对既有工程桩检测难题而提出的旁孔透射波法被认为最有应用前景的方法之一。现有关于旁孔透射波法的研究以桩顶裸露自由桩为对象尚难以考察其对既有工程桩的测试效果。现有旁孔透射波法确定桩底深度的3种方法,交点法、平移法、校正法,是否存在理论误差未知,加之在实际桩底深度确定方法的选择上没有具体原则,导致在结果可靠性评估上存在不确定性。笔者采用基于射线理论的桩-土简化理论模型分析了以上3种桩底深度确定方法的理论基础和分析误差,并通过旁孔透射波法现场试验对结果正确性进行了验证。通过有限元参数分析探讨了不同桩底深度确定方法的误差随激振点距地高度、测孔-桩侧距、桩土波速比的影响,得到了3种旁孔透射波法桩底深度确定方法的适用性及适用条件。研究结果对具体条件下选择合适的旁孔透射波法桩底深度确定方法有重要意义。

桩的旁孔透射波法检测技术进展与应用实例

综述了旁孔透射波法检测技术的研究与应用进展,重点阐述了桩身缺陷的检测分析原理,认为对于顶部裸露的在建工程桩,由桩身透射到旁孔的弹性波路径短、干扰小且能反映缺陷以下桩身质量及桩底位置的信息,比常用的反射波法能够更为全面可靠地评价基桩质量状况,并以一个工程实例说明了技术的具体应用过程,结果表明,其实测信号明晰,能够反映缺陷以下桩身的质量信息。

旁孔透射波法检测既有工程桩进展与趋势

对设计或施工记录已难以查询的工程结构,出现有如拟通行更大载重车辆而需提高桥梁桩基承载力,震后检验桩基是否受损,或长期冲刷作用下桩基承载力评估,此时对已连接上部结构的既有工程桩进行长度和完整性的检测就会显得尤为重要。针对既有工程桩检测难题而提出的旁孔透射波法被认为是最有应用前景的方法之一。旁孔透射波法是通过在桩顶承台或桩侧激振,在平行桩身测孔中检波并分析走时而进行桩长或完整性检测。本文阐述了旁孔透射波法的检测方法,综述了旁孔透射波的最新研究进展,展望了未来的发展趋势,以期进一步推广和完善旁孔透射波法的工程应用。

旁孔透射波法检测既有建筑物桩基的三维有限元分析

介绍了旁孔透射波法的原理和测试步骤,对这种无损检测方法在既有建筑物桩基础检测中的应用进行了三维有限元分析。建立了三维桩-土模型并计算动力响应,分别给出了饱和土、非饱和土地基中完整桩和缺陷桩的旁孔透射波信号,并分析了P波时间-深度特征与桩身的相关性。研究表明,旁孔透射波法具有简单易行、无损等优点,可以有效地检测既有建筑物的基础。

利用并行计算方法实现地震活动速率变化参数Z值的空间扫描处理及其计算效能评价

近30多年的研究表明,地震平静可能是中长期的地震前兆现象,而地震平静的内在特征体现了地震活动速率的变化。Z检验法是检验地震活动速率变化应用最为广泛的方法之一,其度量值即Z值。由于Z值空间扫描中采用等地震数的空间扫描窗口,每个空间扫描窗口的大小通常都是变化的,这样带来了大计算量的问题,因此,本文在自行组建的4节点PC机群上实现了Z值空间扫描的并行化处理。初步测试结果说明,并行化处理中获取了很高的加速比和并行计算效率,可以将此种方法应用于其他地震活动性参数的空间扫描处理。

在役桩基完整性检测技术研究进展

由于在役桩基存在承台、桩帽、盖梁等上部结构,现有桩基完整性检测技术难以实施应用,在役结构桩基完整性检测仍是一个世界级的技术难题。针对该难题,双速度法、超震波法、弯曲波法、旁孔透射法、电磁波CT法、动力荷载法等各种检测技术被提出。本文简要介绍了各检测技术的基本原理,结合工程实例中应用的效果,综合论述了各种检测技术的优缺点以及应用范围,以期为检测人员找出可行的检测技术,更好地服务工程实践。

旁孔透射波法检测既有建筑桩长的数值模拟研究

旁孔透射波法已广泛用于桩基长度和缺陷检测中,既有建筑物桩基在受荷环境下工作,旁孔透射波法对既有建筑物桩长检测的适用性研究不多,采用ABAQUS有限元软件进行旁孔透射波法检测既有桩基长度的数值试验,结合理论分析,研究了既有建筑荷载、桩长、旁孔深度、桩孔距等参数对旁孔透射检测响应特征的影响,确定不同条件下桩长检测误差修正方法的适用性。研究结果表明:当桩基处于线弹性工作阶段,上部荷载对旁孔透射波法确定桩长的检测影响可忽略,表明旁孔透射波法对既有建筑物下桩长检测适用性好,但在应用中应注意旁孔深度和桩孔距的影响;校正法在孔深充足时精度较高,误差在10%以内,交点平移法在桩孔距较小时误差较小,不超过11%,拐点法误差受孔深影响较小,精度较高,孔深不足时最大误差为7%,"交点法"误差通常较大,超过10%。

小波分析在旁孔透射波测桩法中的应用

常规无损检测方法无法检测既有建筑物下基桩桩身长度,而旁孔透射波法凭借其优势,可以在不直接接触桩顶的情况下检测基桩桩身长度。但该方法的推广受到桩周土和震源的限制,从而影响异常判别。文中根据实测数据证明,小波分析的应用能够提高解释精度,使该方法的适用性更强,且基于Matlab的小波分析容易实现,编程简单。

在役桥梁基桩长度的三维数值模拟

在役桥梁基桩的长度和完整性检测是桩基检测中的难题。与常规反射波法相比,旁孔透射波法信号强、受到的干扰少,具有良好的应用前景。本文通过建立三维有限元模型,采用旁孔透射波法对在役桥梁基桩的长度进行了模拟分析。通过不同深度处的首至波走时,研究了激振方向、激振距离和旁孔距对首至波时深曲线的影响;通过对首至波时深曲线进行分段线性拟合,探讨了3种计算桩底深度方法的合理性。结果表明:激振方向、激振距离对桩底计算深度的影响不大,而旁孔距对桩底计算深度的影响较大。当旁孔距较小时,应采用平移法计算桩长;当旁孔距较大时,采用校正法计算桩长更为合理。

基于ABAQUS的旁孔透射法数值分析

研究致力于采用无损检测方法解决既有建筑桩基检测过程中桩长识别以及缺陷段判定的问题。在简要介绍旁孔透射法后,对该方法采用了三维有限元数值分析进行论证,建立了三维完整桩-地基土模型及三维缺陷桩-地基土模型,并施加脉冲荷载进行动力时程分析,得到了桩侧一定距离处旁孔内的压缩波信号,并对压缩波到达时间、幅值、深度、桩长等信息进行了综合分析。结果表明:旁孔透射法能够克服上部结构对桩基检测的影响,方法可靠,值得推广。

平行地震波法在隐蔽后桩基础检测中的应用

隐蔽后的桩基础无法采用传统方法进行检测,平行地震波法通过上部结构激振、孔中接收地震波信号、标记时深曲线各道的初至时间、拟合各直线段的斜率波速,根据斜率变化位置及各采样道的波幅变化情况,得到桩底位置及桩身完整性情况。平行地震波法是一种无损检测方法,不伤及承台及桩身。文中通过工程实例,验证了该方法是一种针对隐蔽后桩基础检测的有效方法。

频谱分析在旁孔透射波法中的应用探讨

论文详细介绍了旁孔透射波法的基本原理,并探讨了在不同介质中弹性波传播过程中的频谱响应特征差异。将频谱特征作为旁孔透射波的辅助判据,以改变首波初至时作为唯一判据的不足性,并通过工程实例应用分析,表明其可有效提高旁孔透射波测试成果的可靠性。

旁孔透射波法检测既有桩基长度的影响因素研究

采用ABAQUS有限元软件建立了旁孔透射波法检测既有建筑桩基长度的数值模型,在验证模型和理性的基础上,系统研究了上部荷载、敲击位置、敲击角度等因素对旁孔透射波法检测响既有桩基长度的影响。结果表明:当桩基处于线弹性工作阶段,上部荷载大小和敲击位置不同对旁孔透射波法确定桩长的检测结果影响很小,敲击角度在30°~150°范围,特别是接近90°竖向敲击,检测效果最佳。