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摘 要

桩基础的完整性是影响其承载力的重要因素。本文旨在提高施工现场基础质量评判的可靠性，并准确地识别断桩、夹泥、扩径和缩颈等典型缺陷的位置和规模。首先，从超声透射检测法的基本原理和实施条件出发，对比分析了一维和二维波动理论在基桩检测中的适用性，指出了当前对完整性缺陷认识的局限性。随后，本文基于二维波动方程的有限差分模拟方法，数值分析了在扇形扫测过程中不同类型缺陷桩的超声波波场传播规律以及时域信号响应特征。由于考虑了桩侧与桩周土的相互作用，本方法可以讨论弯曲、渐粗和渐细等复杂几何缺陷桩，在此基础上归纳的基桩完整性判据具有更强的普适性。最后，结合工程实例中的应用效果，基于二维超声波动模拟得到的基桩完整性新认识得到了充分证实。

关键词：桩基础 完整性检测 声波透射法 二维数值模拟

Research on Integrity Testing of Foundation Pile Based on Acoustic Transmission Method

Abstract

The integrity of the pile foundation is an important factor affecting its bearing capacity.This article aims to improve the reliability of the foundation quality assessment on the construction site and accurately identify the location and scale of typical defects such as broken piles,mud entrapment, diameter expansion and necking. First of all, starting from the basic principles and implementation conditions of ultrasonic transmission detection method, the applicability of one-dimensional and two-dimensional wave theory in foundation pile inspection is compared and analyzed, and the limitations of the current understanding of integrity defects are pointed out. Subsequently, based on the finite difference simulation method of the two-dimensional wave equation, this paper numerically analyzes the ultrasonic wave field propagation law and time-domain signal response characteristics of different types of defective piles during the fan-shaped scanning process.Due to the consideration of the interaction between the pile side and the soil around the pile, this method can discuss piles with complex geometric defects such as bending, tapering and tapering. On this basis, the criterion of the integrity of the foundation piles has a stronger universality. Finally, combined with the application effect in the engineering example, the new understanding of the integrity of the foundation pile based on the two-dimensional ultrasonic dynamic simulation has been fully confirmed.

Key Words:pile foundation;integrity test;acoustic wave transmission method;two-dimensional numerical simulation

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2基桩的完整性问题 1

1.3基桩的声波透射检测技术 3

1.3.1桩身完整性检测技术 3

1.3.2声波透射法的提出和发展 4

1.3.3声波透射法的优势和不足 5

1.4本研究的出发点、内容及技术路线 5

1.4.1需要完善的技术问题 5

1.4.2本研究的主要内容 6

1.4.3本研究的技术路线 6

第二章 基桩中声波的传播理论和规律 7

2.1声波在介质中的传播理论 7

2.1.1声学波动方程推导 7

2.1.2基桩检测中的理论适用性 8

2.2声波在介质界面上的反射与透射 8

2.2.1反射波与透射波 8

2.2.2上行波和下行波 9

2.3桩身完整性缺陷的动力学响应 10

第三章 声波透射法检测的关键仪器和技术 13

3.1声波透射的现场观测系统 13

3.2现场检测与数据处理方法 14

3.2.1检测前准备工作 14

3.2.2检测的现场实施 15

3.2.3数据评价与处理 16

第四章 声波透射法基桩检测的二维数值模拟 17

4.1二维波动方程的有限差分解 17

4.2基桩完整性缺陷的数值模型 17

4.3材料型缺陷的声波数值模拟 21

4.4几何型缺陷的声波数值模拟 23

第五章 声波透射法基桩检测的案例分析 30

5.1工程概况 31

5.2数据分析 32

5.3分析与结论 38

第六章 结论与建议 40

6.1结论 40

6.2建议 40

参考文献 41

绪论

1.1引言

随着中国生产水平的提高，建筑业变得越来越繁荣，基础桩工程在岩土工程领域变得非常流行。桩基被广泛用于地震区，湿陷性黄土区，软土区，膨胀土区，冻土区，工程实践也使其成为坚固，安全，可靠的地基类型。我已经证明了。与其他深层基础类型相比，桩基依靠深层稳定的土层来保持足够的压实和抗拔承载力，以及高层建筑物的稳定性，而不会出现过多的沉降和斜坡 ^[1]。

与此同时。桩基的成本相对较高，这是一种较昂贵的地基形式，通常占项目总成本的四分之一以上。所以，确保桩基的质量并最大化桩基的技术和经济效益非常重要。许多现浇桩受到地质条件、地下水、施工设计、专业技能水平和施工经验，原料管理不足和其他因素、颈缩、直径膨胀、裂缝、泥浆夹杂物的影响。引起质量问题，例如沉积物。质量差的桩不可避免地会影响桩基础的承载力。在严重的情况下，可能会失去承载能力。因此，有必要彻底检查所有民用桩的质量及时，准确地检测出有缺陷的桩，采取措施防止人为事故的发生，消除隐患。有准确检测基础桩在各种建筑基础甚至上层建筑的设计中起着重要作用。如果不能及时准确地确定缺陷的分类以及缺陷的位置和范围，并且不能及时地预防和控制缺陷，那将不可避免地变得困难。这会造成大量浪费，但同时又不能很好地解决问题，使建筑物掉落事故的隐患，造成不可估量的经济损失。

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