土动力学实验报告文档格式.docx
- 文档编号:14564792
- 上传时间:2022-10-23
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:724.15KB
土动力学实验报告文档格式.docx
《土动力学实验报告文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《土动力学实验报告文档格式.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
试验3:
反射波法测试桩的完整性13
一、试验目的13
二、试验基本原理13
三、试验设备描述13
四、试验过程与步骤13
五、数据处理14
参考文献16
单孔法(检层法)波速测试
试验日期:
2012年11月12日(第10周周一,7、8节课)
试验地点:
岩土楼后试验场
一、试验目的
测试各个土层的波速,为工程抗震设计和研究土的动力特性提供具体参数。
二、试验基本原理
单孔法波速测试,是在一个垂直钻孔中进行波速测试的一种方法。
首先根据勘察要求用钻机成孔,然后将钻孔检波器放至预定深度的测试点,并同时在孔口附近设置激震板,测出由激震板产生的波到孔中检波器所需的时间,就可以求得剪切波在土中的波速(本试验中,波速均为土层平均波速)。
试验示意图如图1-1所示。
图1-1单孔法波速测试示意图
波速计算公式为:
式中,为波的行程,;
为测试点深度;
为激震板至孔口的距离,本试验中为0.97m;
为波的传播时间,这里根据正反向激震产生相位差180°
的剪切波特性确定。
三、试验设备描述
1、激震板。
一块长约3m,宽约0.3~0.4m,厚约0.1m的木板。
测试孔应位于木板长轴的中垂线上,距离为约1m,本试验中为0.97m。
木板与地面紧密接触,同时木板上应该有约500Kg的压重(本试验中是在木板上站7名同学作为压重)。
2、重锤。
用于敲击激震板两端,从而产生弹性波。
3、检波器及连接线。
检波器有两个,孔口检波器(单向检波器)用于采集木板下的激震波,而钻孔检波器(三分向检波器)应放至预定深度的测试点,用于接收波信号。
4、信号采集系统。
自动化的数字信息采集,可以直接显示出检波器中接收到的各种波的信号,用于分析计算。
信号采集系统有四个通道,其中ch1采集的是木板下的单向检波器接收的波形,ch2、ch3、ch4分别采集的是三分向检波器中X、Y、Z向的波形。
四、试验过程与步骤
1、根据试验要求确定孔深及试验点,先成好孔。
孔的最大深度最后超过预定深度约0.5m。
2、将孔口检波器埋置好,然后将木板压下,木板要求和地面紧密接触,地面要平整,板上站7名同学约500Kg左右作为压重。
当铁锤水平敲击板端时,板就要在地面滑动,但摩擦力阻止板的滑动,板就使土层表面产生剪切变形。
由于弹反力的作用,板在平衡位置附近来回振动,因而在土层表面产生正负剪切变形。
由于颗粒间有联系,变形就会扩展和传递给其它土颗粒,这样就形成了剪切波。
又由于板和地面水平接触,因此,这样的波是水平剪切波SH波,它的传播方向向下,质点运动方向与之垂直。
3、将钻孔检波器慢慢放入钻孔中,下到预定深度。
4、调试好所有测试仪器,检查是否都能正常工作。
5、敲击木板,并同时启动自动记录仪器,记下振动的波形。
敲板时用力均匀,干净利落,尽量水平敲击,并且敲击位置在板端断面的中心处。
板的两端各敲击一次,以产生相位差为180°
的剪切波,根据波形的不同来判定波的传播时间,以此计算波的平均波速。
五、数据处理
1、波形分析与鉴别。
波形分析与鉴别的目的是要确定剪切波传播的时间。
由于外界干扰以及敲击在激震板上产生的压缩波在地下折射,实际上得到的波形记录往往是剪切波和压缩波复合在一起的波形,这给剪切波的鉴别带来了困难。
但是,我们可以根据剪切波(即S波)和压缩波(即P波)的一些特点将它们区分开来。
(1)、速度不同。
压缩波的传播速度比剪切波的传播速度快,即压缩波先到达,剪切波后到达。
(2)、能量及频率不同。
压缩波传递的能量小,因此波峰小,而剪切波的能量大,因此波峰大。
并且两种波的频率不一致,当剪切波到达时,波形曲线上会有个突变,以后过度到剪切波波形。
(3)、剪切波相位差180°
,波形相反。
当激震板两端各敲击一次时,产生相位差为180°
的剪切波,但压缩波的相位不变。
所以比较同一深度的两次波形记录,将记录的激震时间信号对齐,找到相位差180°
的两个最大波峰及波谷,即为剪切波到达的时刻。
2、平均波速计算。
(1)、m
根据波形可知,
∴
(2)、m
(3)、m
(4)、m
(5)、m
3、波速测试成果图。
图1-2波速测试成果图
面波(瑞利波)波速测试
2012年11月26日(第12周周一,7、8节课)
测试瑞利波在地基土中的传播速度,为工程抗震设计和研究土的动力特性提供具体参数。
面波法波速测试分为瞬态法和稳态法。
本试验采用的是稳态法波速测试。
所谓稳态法,就是在地表施加一定频率的稳态振动,振动能量以面波的形式向四周传播。
该面波的波速可由下式确定:
式中,——稳态振动频率,即面波的波动频率(Hz);
——面波的波长(m)。
其中,可以人为控制,所以只要测出面波的波长,就可以求得。
1、震源。
本试验采用机械式激震器,即由电动机和调速器构成。
电动机安置在一个混凝土底板上,混凝土底板与地基土紧密接触。
电动机通过调速器进行控制,产生不同频率的转动,以此激震出不同频率的面波。
2、拾震器。
用于接收面波信号,本试验中,在距离激震器1m、2m、3m的地表各插入一个拾震器。
3、数据采集系统。
自动化的数字信息采集,可以直接显示出拾震器中接收到的各种波的信号,用于分析计算。
信号采集系统有四个通道,其中ch1、ch2、ch3分别采集的是距离激震器1m、2m、3m的地表的拾震器接收的波形,ch4未使用。
1、按照试验要求,布置好试验设备。
包括固定好电动机、连接好电动机和调速器、插放好拾震器,并检查电动机、调速器是否能正常工作和调试好信号采集系统。
2、开动激震器,调至预先定好的频率,待电动机稳定转动后,采集信号数据。
3、重复第2步,直至完成试验。
1、波形分析与鉴定。
波形分析与鉴别的目的是要确定瑞利波的波长。
本试验与一般的稳态振动法有所区别。
一般的稳态振动法,是通过移动拾震器使波形变化出现相位差180°
,以此确定移动距离即为半波长,进而得到波的波长。
而本试验中,拾震器的位置固定(三个拾震器间距为1m),所以只能通过所测的波形来判定它们的相位差,按照一个波长相差360°
相位的原理进行计算得到波的波长。
2、波速计算。
(1)
根据波形可知,ch1、ch2、ch3波形相差约10ms。
∴1m间距内的波形相位差为
(2)
(3)
(4)平均波速
反射波法测试桩的完整性
2012年12月10日(第14周周一,7、8节课)
岩土楼试验室
反射波法是桩基低应变检测采用的十分常见的方法,它利用实测的反射波信号特征来检测桩本身结构的完整性,推算缺陷类型及位置等。
反射波法属时域低应变检测法,其基本原理是桩身中的缺陷会引起波阻抗的改变。
当应力波沿桩身向下传播时,如遇到波阻抗变化的截面将会发生反射,也就是在缺陷处产生反射波。
这样就可以利用在桩顶接收到的反射波信号识别缺陷出现的位置、缺陷类型以及其严重程度等。
同时可以计算出桩身混凝土的平均波速,计算公式如下:
式中,为桩身全长,为桩底反射波的传播时间。
本试验是用一根长1m的弹性杆件来模拟桩身,所以整个试验只是个模拟过程。
将杆件悬空,即与地板上铁块脱开,进行模拟桩缩颈或断桩的情况。
将杆件与地板上铁块紧密接触,进行模拟桩扩颈的情况。
1、榔锤。
作为动力源,用于敲击桩顶,以产生瞬态应力波。
2、加速度传感器及连接线。
自动化的数字信息采集,可以直接显示出传感器中接收到的波的信号,用于分析计算。
1、按照试验要求,连接好仪器设备,并检查是否正常工作。
2、在桩顶处用榔锤进行敲击。
3、通过传感器及数据采集系统记录反射波的波形信号。
4、对桩进行缺陷分析。
1、桩缩颈或断桩的情况
根据波形可知,反射波与入射波为同相波,属桩缩颈或断桩的情况。
入射波、反射波的时间分别为,。
∴桩身波速
2、桩扩颈的情况
根据波形可知,反射波与入射波为反相波,属桩扩颈的情况。
3、桩身平均波速
参考文献
1、徐超,石振明,高彦斌,赵春风.岩土工程原位测试.上海:
同济大学出版社,2005
2、《土动力学》复印教材.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 动力学 实验 报告