岩土工程监测与检测实验指导书

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1、《岩土工程监测与检测》课程实验指导书专业_________________________班级学号_________________________姓名_________________________指导教师_________________________学期_________________________南京工业大学土木工程学院目录实验一：基桩的低应变动测实验………………………………………………………3实验二：土压力量测实验………………………………………………………………7实验三：孔隙水压力量测实验………………………………………………

2、…………10实验四：土体深层水平位移测实验……………………………………………………132实验一基桩的低应变动测实验一、实验目的基桩的低应变动测就是通过对桩顶施加激振能量，引起桩身及周围土体的微幅振动，同时用仪表量测和记录桩顶的振动速度和加速度，利用波动理论或机械阻抗理论对记录结果加以分析。从而达到检验桩基施工质量、判断桩身完整性、判定桩身缺陷程度及位置等目的。本实验主要介绍在工程中应用比较广泛的反射波法。了解基桩的低应变试验原理和试验方法，熟悉试验设备的安装方法和仪器的使用方法，掌握测试成果的分析和桩身完整性的判定方法。二、基本原理埋设于地下

3、桩的长度要远大于其直径，因此可将其简化为无侧限约束的一维弹性杆件，在桩顶初始扰力作用下产生的应力波沿桩身向下传播并且满足一维波动方程：22∂u2∂u=c(1)22∂t∂x式中u──x方向位移(m)；c──桩身材料的纵波波速(m/s)。弹性波沿桩身传播过程中，在桩身夹泥、离析、扩颈、缩颈、断裂、桩端等桩身阻抗变化处将会发生反射和透射，用记录仪记录下反射波在桩身中的传播的波形,通过对反射波曲线特征的分析即可对桩身的完整性、缺陷的位置进行判定，并对桩身混凝土的强度进行评估。三、仪器设备用于反射波法桩基动测的仪器一般有传感器、放大器、滤波器、数据处理

4、系统以及激振设备和专用附件等。1传感器传感器是反射波法桩基动测的重要仪器，传感器一般可选用宽频带的速度或加速度传感器。速度传感器的频率范围宜宽为10Hz～500Hz，灵敏度应高于300mv/cm/s。加速度传感器的频率范围宜为1Hz～10kHz，灵敏度应高于100mv/g。2放大器放大器的增益应大于60dB，长期变化量小于1%，折合输入端的噪声水平应低于3μv，频带宽度应宽于1Hz～20kHz，滤波频率可调。模数转换器的位数至少应为8bit，采样时间间隔至少应为50～1000μs，每个通道数据采集暂存器的容量应不小于1kbit多通道采集系统应

5、具有良好的一致性，其振幅偏差应小于3%，相位偏差应小于0.1ms。3激振设备激振设备应有不同材质、不同重量之分，以便于改变激振频谱和能量，满足不同的检测目的。目前工程中常用的锤头有塑料头锤和尼龙头锤，它们激振的主频分别为2000Hz左右和1000Hz左右；锤柄有塑料柄、尼龙柄、铁柄等，柄长可根据需要而变化。一般说来，柄越短，则由柄本身振动所引起的噪声越小，而且短柄产生的力脉冲宽度小、力谱宽度大。当检测深部缺陷时，应选用柄长、重的尼龙锤来加大冲击能量；当检测浅部缺陷时，可选用柄短、质轻的尼龙锤。反射波法检测基桩质量的仪器布置如图2所示。3图1反

6、射波检测基桩质量仪器布置1―手锤2―桩3―传感器4―桩基分析仪5―显示器四、操作步骤1对被测桩头进行处理，凿去浮浆，平整桩头，割除桩外露的过长钢筋；2接通电源，对测试仪器进行预热，进行激振和接收条件的选择性试验，以确定最佳激振方式和接收条件；3对于灌注桩和预制桩，激振点一般选在桩头的中心部位；对于水泥土桩，激振点应选择在1/4桩径处。传感器应稳固地安置于桩头上，为了保证传感器与桩头的紧密接触，应在传感器底面涂抹凡士林或黄油。当桩径较大时，可在桩头安放两个或多个传感器；4为了减少随机干扰的影响，可采用信号增强技术进行多次重复激振，以提高信噪比；

7、5为了提高反射波的分辨率，应尽量使用小能量激振并选用截止频率较高的传感器和放大器；6由于面波的干扰，桩身浅部的反射比较紊乱，为了有效地识别桩头附近的浅部缺陷，必要时可采用横向激振水平接收的方式进行辅助判别；7每根试桩应进行3～5次重复测试，出现异常波形应立即分析原因，排除影响测试的不良因素后再重复测试，重复测试的波形应与原波形有良好的相似性。五、试验结果1确定桩身混凝土的纵波波速桩身混凝土纵波波速可按下式计算：2LC=(2)trC─—桩身纵波波速(m/s)；L─—桩长(m)；tr─—桩底反射波到达时间(s)。2评价桩身质量反射波形的特征是桩身

8、质量的反应，利用反射波曲线进行桩身完整性判定时，应根据波形、相位、振幅、频率及波至时刻等因素综合考虑，桩身不同缺陷反射波特征如下；(1)完整桩的波形特征完整性好的基