1、前言及動(dòng)測(cè)基本原理
低應(yīng)變法又稱為低應(yīng)變發(fā)射波法，它是以應(yīng)力波在樁身中的傳播反射特征為理論基礎(chǔ)的一種方法。該方法將樁假定為連續(xù)彈性的一維截面均質(zhì)桿件，并且不考慮樁周土體對(duì)沿樁身傳播應(yīng)力波的影響。當(dāng)在樁頂施加一瞬態(tài)錘擊振力，將在樁內(nèi)激發(fā)應(yīng)力波，由于樁與周土之間的波阻抗差異懸殊，應(yīng)力波的大部分能量將在樁內(nèi)傳播，當(dāng)樁長(zhǎng)L，樁徑為D，應(yīng)力波波長(zhǎng)λ﹥7D時(shí)，樁可以看作一維桿件，應(yīng)力波在樁內(nèi)傳播可以采用一維桿波動(dòng)方程計(jì)算。垂直入射的應(yīng)力波在樁內(nèi)傳播過程中，當(dāng)樁內(nèi)存在有波阻抗差異界面時(shí)，波將產(chǎn)生反射波和透射波，反射波將沿樁身反向傳播到樁頂，而透射波繼續(xù)向下傳播。樁身的缺陷、樁底均可以根據(jù)反射波的相位、振幅、頻率特性，輔以地層資料、施工記錄以及實(shí)踐分析經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行綜合分析判斷。
2、不同頻率激振力影響的分析研究
在樁基礎(chǔ)低應(yīng)變發(fā)射波法檢測(cè)中，激振力一般是通過外界的錘擊作用來施加的。根據(jù)錘的材料不同，所產(chǎn)生激振力的脈沖寬度也不一樣，即激振力的頻率也不一樣，常用的錘有三種：木錘、尼龍錘、鐵錘。錘的剛度越大產(chǎn)生激振力的脈寬就越小，反之脈寬越大。因此對(duì)激振力脈沖寬度的影響進(jìn)行分析，有利于在工程檢測(cè)中更加準(zhǔn)確的判斷樁身質(zhì)量情況。
下面對(duì)樁長(zhǎng)為15m，直徑為1.0m，樁體的彈性摸量E=21.0MPa，泊松比μ=0.167，重度γ=24.0KN/m3的基樁進(jìn)行有限元模擬，選取激振力脈寬分別為0.2ms、0.6ms、1.0ms三種情況時(shí)的反射波曲線進(jìn)行分析，激振力峰植為1.0N，計(jì)算時(shí)間為20ms。計(jì)算結(jié)果如圖（1）、（2）、（3）所示。
圖（1）激振力脈寬0.2ms反射波曲線
圖（2）激振力脈寬0.6ms反射波曲線
圖（3）激振力脈寬1.0ms反射波曲線
根據(jù)圖（1）、（2）、（3）和輸出計(jì)算表格，可得到三種脈寬激振力作用下入射波和反射波的幅值，如表（1）所示。
表（1）不同脈寬情況下應(yīng)力波波形參數(shù)
由表（1）可以得出以下結(jié)論：
激振力脈寬越大，入射波的幅值就越小，反射波的幅值就越大，衰減也越慢，樁底反射越明顯；反之，激振力脈寬越小，入射波的幅值就越大，反射波的幅值就越小，衰減也越快，樁底反射也越弱。這是因?yàn)榧ふ窳Φ拿}沖寬度越大，頻率越低，與樁體的固有頻率相差越大引起樁頂質(zhì)點(diǎn)的位移就越小，所以入射波的波幅越??；而較小的激振力頻率產(chǎn)生的應(yīng)力波在傳播的過程中損耗的能量就越小，發(fā)射波的波幅也就越大。
3、不同頻率激振力在實(shí)際檢測(cè)中的應(yīng)用
由以上結(jié)論可以得知，不同頻率的激振力產(chǎn)生的影響是不一樣的，在實(shí)際的檢測(cè)中，為了獲得最佳的檢測(cè)效果，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的激振力頻率。圖（4）、圖（5）分別為對(duì)一根樁長(zhǎng)7.0m，樁徑為1.0m的缺陷工程樁采用尼龍錘、鐵錘進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果。根據(jù)處理情況得知該樁在距離樁頂1.2的位置存在一個(gè)夾泥軟弱層。
圖（4）尼龍錘反射波曲線
圖（5）鐵錘反射波曲線
從圖（4）、圖（5）可以看出，采用尼龍錘激發(fā)時(shí)，缺陷特征反射不明顯，分辨率不高，但是可以看的到明顯的樁底反射；當(dāng)采用鐵錘激發(fā)時(shí)，在距離樁頂約1.2m的位置可以看到一個(gè)明顯的缺陷特征反射，與實(shí)際情況吻合，但是樁底反射卻幾乎看不到。這是因?yàn)楦哳l激振產(chǎn)生應(yīng)力波的能量在傳播過程更容易損失，而高頻應(yīng)力波受疊加干擾的影響較小，能獲得較高的分辨率。
4、結(jié)語(yǔ)
通過以上的理論及實(shí)例分析，可以得知：不同頻率的激振力產(chǎn)生的效果是不一樣的，在實(shí)際的檢測(cè)中，激振力的頻率并不是越高越好，也不是越低越好，要根據(jù)實(shí)際的情況和需要選擇適當(dāng)?shù)募ふ窳︻l率，使檢測(cè)的結(jié)果更加真實(shí)準(zhǔn)確。
