基桩高应变动力试桩法
检测报告
工程名称：某工地
工程地点：
委托单位：
检测日期： 20##年12月15日
报告总页数： 11页
报告编号：
合同编号：
中国科学院武汉岩土力学所
岩土工程检测中心
20##年12月20日
首 页
中国科学院武汉岩土力学研究所
岩土工程检测中心
20##年12月20日
某工地
基桩高应变动力试桩法检测报告
项 目 负 责 ：
现场检测人员：
（上岗证号）
报 告 编 写:
（上岗证号）
校 核：
（上岗证号）
审 核：
（上岗证号）
授权签字人:
声明: 1.本检测报告涂改、错页、换页无效；
2.检测单位名称与检测报告专用章名称不符者无效；
3.本报告无我单位“技术资格证书章”无效；
4.本报告无检测、审核、技术负责人签字无效；
5.如对本检测报告有异议，可在报告发出后20 天内向本检测单位书面提请复议。
20##年12月20日
地址：武昌小洪山 邮政编码：430071
电话： 联系人：
目 录
一 项目概况…………………………………………5
二 工程地质概况……………………………………5～6
三 检测依据…………………………………………6
四 现场检测…………………………………………6～9
五 检测结果…………………………………………9
六 结论………………………………………………9
七 附图表……………………………………………9
网 址：
E–mail：
－、项目概况
表1
二、工程地质概况
根据某勘测设计研究院提供的《某工地岩土工程勘察报告》，勘察钻探揭露深度范围内，场地岩土层自上而下主要由六个单元层组成，从成因上看，（1）粘土；（2）粉土；（3）粉质粘土；（4）粉土夹粉质粘土；（5）粉质粘土；（6）粉土。岩土层概况、相关岩土物理力学性质指标、桩周土概况详见表2。
场区岩土层概况 表2
三、检测依据
1、检测依据标准及代号：
中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）
2、成桩情况：
根据委托单位提供的设计及施工资料，该工程基桩采用桩径为400mm，桩型为预制混凝土桩，桩端持力层为粉土，桩长为12.0m，桩砼强度等级为C25。
四、现场检测
1、高应变检测流程
本次检测采用高应变曲线拟合法，严格依据执行《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）被检测桩均被凿去浮浆及破损部分，露出新鲜密实的混凝土；每根桩两端经打磨平整处理后各对称布置2传感器。测试仪器为RSM—24FD浮点工程动测仪，现场检测设备安装祥见所附示意图1。
2、高应变曲线拟合法承载力计算方法
实测曲线拟合法是利用重锤锤击下测量的桩顶力和速度波形来计算桩侧和桩端阻力分布的一种高应变动测方法。其计算方法是从一条实测曲线[如V(t)曲线─对加速度曲线积分而求得]出发，通过对桩身各段土阻力和其它动力参数进行设定，然后通过波动理论计算程序，应用行波理论构造迭代格式，将计算的桩顶力波Fc(t)曲线同实测的力波曲线Fm(t)进行反复比较、迭代 (迭代过程中可对人为假定参数进行调整)，使得计算Fc(t)曲线与实测Fm(t)曲线的拟合趋于完善(即拟合因子MQ达到设置的标准要求)。其计算过程可概括为“假定–计算–比较”的循环。这样既可确定桩的阻力分布和承载力，也可模拟桩的静载p－s曲线。该方法的具体分析过程如下：
(1) 波动理论
将桩抽象为一维弹性杆，重锤锤击桩顶激发一应力波沿桩身传播，由动量守恒原理、本构关系和变形协调方程可求得一维波动方程：
式中: u为截面位移, c为波速, x、t为空间、时间坐标, 
为桩周土阻力。
(2) 波动理论的迭代格式
构造具体迭代格式时，涉及到桩模型、土体阻力模型以及桩土的相互作用问题。对于桩，实测曲线拟合法采用Rausche和Goble提出的CAPWAP/C所描述的连续杆件模型(如图2)。
一维波动方程的波动解为：
该解由两部分组成，分别代表两个行波。将波动方程的解作更进一步的推导可得桩截面的力波曲线计算公式：
桩身质点的运动速度
为:
桩身质点的位移值
为：
其中：
为上行波，
为下行波，
为实测速度波，Z为波阻抗。
(3) 阻力模型
该方法土阻力模型采用的是Smith法的土阻力模型。
其中，
为土体单元的塑性位移。
其中，
为Smith阻尼系数，
为桩侧单元静摩阻力，
为桩侧单元动摩阻力。
(4)优化方法和参数反映
根据上述建立的桩土模型，假定待反分析的参数X为某个值，代入迭代公式计算，取得计算力波
并与量测值
比较，使二者的误差为最小的参数值就是最终的反分析值，通常将理论计算值与量测值的误差用函数表示：
式中
图2 Goble 提出的连续桩模型(CAPWAP/C)示意图
–桩单元数；
–桩侧土最大静阻力；
–桩侧土最大弹性变形；
–桩侧土阻尼系数；
–桩端最大静阻力；
–桩端最大弹性变形；
–桩端部刚柔系数：
–附加土体质量；
–模拟能量消耗。
这样就可确定桩的阻力分布，单桩极限承载力及模拟静载s-p曲线。
3、检测设备
现场检测设备一览表 表3
五、检测结果
高应变动力试桩检测结果见表4。实测力和速度波形及桩侧单位摩阻力分布见附图。
拟合法结果 表4
六、结 论
本次高应变试验共检测2根桩。所测的两根桩单桩竖向极限承载力分别为：50号桩630kN，801号桩640kN。
七、附图表
1.实测力与速度时程曲线、计算曲线、图表2张。
第二篇：高应变拟合要点
理与分析包括波动方程拟合分析的关键.
1,力曲线和速度曲线起始段的重合亦即良好的一致性是必须的,
这是一维应力波理论的必然产物,但当① 输入的传感器灵敏度不准
确,弹性波速(或弹性模量)不合理时;② 传感器安装不合理,安装
部位材质较差或安装部位不合理时(离桩顶太近,离接桩部位太近,
离地表太近);③ 打击力不够(尤其对于粗短的端承桩)或严重偏心
时;④ 锤垫过厚,信号过缓时;⑤ 桩上部存在严重缺陷(包括扩颈)
时;⑥ 上部土层阻力较大时;⑦利用柴油锤激发时(由于记录两条曲
线的传感器低频响应不一样,在低幅值段,速度曲线往往略低于力曲
线),二者的一致性未必能得到充分满足.
鉴于导致力曲线与速度曲线起始段不一致的因素较为复杂,我们
在现场和室内分析时一定要仔细判断,在测试现场务必排除①,②,
③,④条,为后续分析创造条件.
力曲线和速度曲线的一致性仅限于二者峰值点以前的部位,其中
二者曲线形态的正比性是首先应得到满足的,而峰值的相等性
(FVX=FMX)却未必,当然只要没有⑤,⑥条件存在,它们应当接近.
2,力曲线和速度曲线应较少毛刺,没有莫明振荡,尾部正常归零,
这里所指的尾部系指100ms左右处.大量现场试验表明,除特长桩外,
一般高应变测试过程中,桩土系统在几十毫秒内基本上均完成了各种
响应,因而经过近100ms以后,基本处于相对静止状态,也即桩顶的
力和速度应回复到零.RS仪的分析软件只显示512点,如果采样间隔
为100us,则满屏只能显示51.2ms,此时加速度曲线一般不归零,欲观
全貌,可将原始信号压缩一次("[")再积分("v"),自然显示100ms
时间段.也可以积分后再压缩观看("v"→"Esc"→"Enter"→"["
→"f").
当① 加速度计安装不紧② 传感器附近桩身材质不良③ 加速度
计与其底座之间不紧④ 加速度计线路故障⑤ 电荷放大器故障⑥ 锤
击系统较差等时,实测速度信号可能出现漂移或振荡,此时信号即便
归零也十分勉强.
当① 工具式应变计安装不紧② 过份扭曲③ 安装部位材质太差
④ 锤击力过大,桩头进入塑性状态⑤ 锤击系统较差时,力很可能出
现毛刺,振荡及尾部不归零.
3,上行波曲线Wu(t)应合理地反映桩土特征
同一时刻桩顶力减去速度与广义波阻抗的乘积后除以2便构成了
所谓的上行波曲线[Wu(t)=1/2[F(t)-ZV(t)],根据一维应力波理论,当桩
身某位置有缩颈类缺陷时,将产生一上升的拉伸波,亦即出现同向的
速度反射和反向的力反射;当出现扩颈类"缺陷"时产生一上升压缩
波,亦即出现反向的速度反射和同向的力反射;当桩侧遇到土阻力时,
同样产生上升的压缩波(速度反向,力同向);对于摩擦桩而言,桩端
阻力较小,应力波传播到桩底后自然产生向上的拉伸波,而端承桩,
除因沉渣引起的小幅度拉伸波外,基本上产生一向上的压缩波.这些
特征在单独的力和速度曲线上可能没有明显的反映,但在上行波曲线
上,大都表现非常强烈,因此,读懂上行波曲线,将给后续的CASE
法分析及波动方程拟合分析打下良好的基础.
一般来说,除非桩土系统上部异常(即存在缺陷,扩颈或硬土层),
在下行波峰值点以前上行波基本上为零,然后逐步增加;当桩身无缺
陷时,上行波幅值乘以2便是对应位置以上部位桩侧阻力的总和
)(2)(
)(12
1tWxRuttCx
=
=
,因此它的增加趋势尤其是出现拐点的趋势基
本上与地层变化相吻合,如果夹在此趋势中间形成一明显的下跳,则
该处一定有缺陷或者干脆就是摩擦桩桩底反射;扩颈现象除浅部和严
重者外,由于普遍与桩侧阻力相混,大多难以在上行波中察觉.
桩底反射过后,土阻力还将发挥一段时间,但对于摩擦桩而言,
高峰期已过,阻力应很快减小至自然状态;端承桩的高峰期相对滞后,
但同样应早于100ms回归自然状态,回归的快慢完全取决于入射波脉
冲宽度和桩下部尤其桩底土体材料的性质(弹性模量).
观察和解释实测信号曲线应结合基桩工艺,施工记录以及工程地
质资料进行.上述两组四条曲线蕴藏了大量桩土系统信息,读懂它们,
留意缺陷位置及严重程度,土层分布,阻力发挥情况(严重滞后为大
弹限情形),桩底特点,高应变分析便已完成了大半.
附二 高应变实测曲线的分析,选择和调整
一旦实测信号不正常或曲线形态难以解释,结合RS系列桩基动测
仪的高应变CASE法分析软件(同时也是CCWAPC拟合分析程序的数
据预处理软件,包括CJ16B.EXE,CJ16P.EXE,CK16.EXE,CK16P.EXE,
PDAK.EXE,RMFD.EXE等).可以依下述步骤对实测曲线进行分析与
调整:
1,读取信号,正确输入各种主屏参数("Esc"+"调整"+"Enter"),
并调整好波形的正负极性(n×"tab"+"r")后,键"v",屏幕显示
F(t)和ZV(t)曲线,我们可以就此观察这两条曲线的形态,如欲观看
100ms的曲线全貌,可依指令"Esc"+"Enter"+"["+"f"(各键功
能详见说明书)进行.
2,如F(t)和ZV(t)曲线略有错位,此时可通过"r"或"="/"-"
进行微调对齐.
3,键"t",将同时显示上行波Wu(t)和下行波Wd(t)曲线,但如果
本身是单道显示,则必须键"d"+"t"切换后再键"t".
4,当实测曲线不合理或无法解释时,首先键"Esc",观察主屏参
数,先检查传感器灵敏度是否系一一对应地正确输入,其次检查滤波
档与放大倍数(如果有的话),相关桩土参数尤其弹性波速以及锤击参
数等亦必须正确输入.
5,检查完各种参数后,键"Enter",认真分析各道速度曲线和力
曲线("z")的合理性.一般来说,两道速度曲线应相差无几,相应峰
值VMX1和VMX2不仅取值合理,而且应较为接近,但也有可能某一
道出现严重失真,此时可键"Esc"后,在主屏的速度选择栏摒弃失真
道.两道力曲线总是存在一定差异的,相应PMX1和PMX2自然难得
一致,相差一个数量级也是非常可能的;力信号中,峰值过后,一方
叠加拉力,另一方叠加压力也是非常正常的,这些都是锤击偏心导致
的正常现象.
现场测试时,分析四道曲线各自的合理性,有利于重新安装传感
器,调整锤击系统,而室内分析时,则有利于信号质量的客观评价和
曲线的合理取舍.
6,完成上述分析,合理选择分析通道,检查完各种需输入的桩土
参数以后,键"Enter",显示应力曲线和速度曲线("z"),如果信号显
示长度为100ms(分析过程中压缩过一次),务必先键"Space"+"]"
复原原始实测信号,然后键"v"+"Esc"+"Enter",显示扩展开的力
曲线和速度曲线.如曲线存在高频振荡和毛刺,可通过"Tab"+"o"
+平滑点数对其实施平滑处理,平滑最好于各道同步进行,这里的平滑
仅对速度曲线和应力曲线,因此如果欲在平滑基础上继续下一步分析,
千万不能键"v",只能键"f".
7,键"f"+"d"+"t"+"t",同时显示F(t),ZV(t),Wu(t),
Wd(t)四条曲线,继续对其进行深入的分析与处理.
8,重新分析F(t),ZV(t)起始段的一致性,FVX,FMX,FHM的
合理性以及曲线整体的合理性.一般来说,如果测试方法正确,它们
与Wu(t),Wd(t)曲线一道均能被合理地予以解释.
9,波动方程拟合分析要求至少计算至桩底反射出现后约25ms处
或反射出现后3L/C处,但屏幕显示常为约50ms时间段,为此可利用
"r","="/"-"前移F(t)和ZV(t),减少前沿无关部分,使显示部分满
足计算要求.如桩太大,利用上述指令难以达到要求时,可压缩信号
显示100ms时间段整体曲线,但拟合分析中,波形记录时间越长,单
次计算耗时就越大,有时显得毫无必要.
10,利用"t"和光标移动键,依次定义下行波峰值点,桩底反射
点,下行波起跳点,然后键"Enter"完成CASE法运算,键"w"输
入无扩展文件名(桩号)存盘,将自动转存CCWAPC所需的计算数据.
定义桩底反射点时,必须注意平均波速的具体取值.利用"t"键进行
三点定义,不仅于CASE法重要,于拟合分析更为重要,因为它是自
动拟合过程中收敛判断的根本,有些单位拟合效果很差,然而拟合质
量数很低,就是未进行时标定义或定义不当.
上述步骤是最基本的,测试正确,实测曲线合理时,可依此进行,
但有些时候,因种种原因,F(t),ZV(t)曲线未必合理.为了波动方程拟
合分析法的顺利完成,对其进行适当调整就很有必要,这里需要强调
的是,各种调整只能由现场实测人员结合现场测试情况,具体施工工
艺记录和工程地质资料进行,而且对每一步调整都应能作出较为合理
的解释.详细步骤如下(接上述步骤9之后):
① 调整速度V(t)和位移D(t)曲线
Ⅰ,"d",屏幕同时显示能量E(t)和位移D(t)曲线,以及F(t)和ZV(t)
曲线,分析D(t)和ZV(t)曲线走向,以及F(t)和ZV(t)前沿的正比性;
Ⅱ,如前沿正比性差,可键数下"["/"]",调整ZV(t)前沿,使
F(t)和ZV(t)的前沿在形态上保持一致(柴油锤实测信号一般均需完成
此项作业),键"d"重新清屏和观察;
Ⅲ,如D(t)后端一直为负值,没有出现平坦段趋势(100ms显示时
更易观察),或DFIN与实测贯入度严重不符,这些虽然都很正常,但
仍以进行合理调整为宜.认真观察D(t)和ZV(t)走向,然后移动光标至
某一位置处,此时可利用""键在速度峰值与光标之间的区域
内设置一定的加速度偏移量,同时调整V(t)和D(t)曲线,键"d"重新
清屏和观察.
Ⅳ,继续Ⅱ,Ⅲ步,直至满意为止,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ调整并不过份,
一般对计算结果的影响也很有限,但实测信号不合理时,非常必要.
② 调整力F(t)曲线
高应变试桩,速度曲线较为稳定和可靠,而由于种种原因,力曲
线就未必了,为使Wu(t)合理,有时不得不参照ZV(t)曲线对F(t)曲线进
行适当调整:
Ⅰ,"-"/"="及"r"键可使F(t)和ZV(t)在时间方向对齐;
Ⅱ,"+"及"↑"/"↓"可对F(t)进行塑性校正,使信号尾部没
有偏移量;
Ⅲ,"Page"/"Pgdn"可微调力幅值,确保F(t)与ZV(t)的正比性
及Wu(t)的合理性得到满足;
Ⅳ,如果可以肯定桩上部没有严重缺陷与扩径,上部桩周土体也
难以形成较大阻力,F(t)和ZV(t)除前沿正比性较好外,峰值点也基本
相等,此时可参照FHM,FVX,FMX在判断出何值更可信的基础上,
利用"a"(FVX,FMX平均),"v"(FMX向FVX看齐),"f"(FVX
向FMX看齐),"c"(低值向高值看齐)对F(t)和ZV(t)进行归一化处理.
经过①,②的必要调整后,再完成步骤10的操作, 无论CASE法
还是拟合法均能得以顺利进行.
Nnnsup/ccwapc 主要指令
要求常驻内存615K以上,可在岩海网页上找设置方式.
安装:
1. 目标盘下:(如:E:)插入软盘;
2. 执行A:incapa 回车,两张盘均操作一遍;
3. ccwapc和nnnsup也可拷入目标盘的LH子目录下(查看
incapa.bat).
分析:
1. \lh\下执行nnnsup∟ [虚拟盘号:或非当前盘以外的硬盘号:]
回车,
2. 选择子目录读文件.
3. "f"试算("ALT+H","ESC"帮助)
4. "u"卸载优化
5. "r"阻力优化
6. "8"调土单元.注意左侧帮助.
调总阻力:"s"→输值→"s"→"r"
"TAB"改变自下而上两相同值间的所有值.
7. 阻力平滑
a."1"→改摩阻位置"1→2/3"→"ENTER"
b."1"→改摩阻位置"2/3→1"→"ENTER"
c."f"人工计算
8. "l"计算Q-s曲线,"J"亦可(最好为两次)
9. 其它可操作"ESC"弹出和退出查看,弹出菜单中左侧均为相
应功能的热键
10. 打印(计算结束后)
"y"+"ALT+P"(选择文件数3)
"Y"/"f"+"ALT+P"
"J"+"J"/"l"/"c"+"ALT+P"
"n"选择文件方式存"*.equ"可读文件
11. "w"存盘
12. "z"调最优结果和恢复现场
13. "ccwapc"图形及"*.equ"最好用winword排版和打印
14. "nnnsup"的则用岩海位图打印程序进行.
Windows版程序均有在线帮助(略)