地基检测和物探测试上岗培训PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,地基检测和物探测试,上岗培训,I 地基检测,地基检测主要内容可以概括为：,地基承载力、密实度检测和均匀性检测两大类,其中根据地基类型不同其检测内容和方法又不同,地基类型,桩基,复合地基,天然地基,检测,承 载 力,竖向/水平/抗拔,桩体完整性,静载荷试验,（竖向压/水平/抗拔）,低应变动测法,高应变动测法,静测法,动测法,竣工后检测,静测法,动测法,增强体,承载力,复合地基,密实度,桩间土,完整性,均匀性,静载荷检验,低应变动测,波速对比,地质雷达,瑞雷波法,旁压试验,动力触探,标准贯入,土工试验对比,地基检测,承载力,变形特性,密实度,均匀性,换填加固,强夯加固,注浆加固,锚杆,静测法,动测法,地基检测要求掌握各种类型地基的设计计算方法、加固机理及,质量控制关键，才能对地基检测结果进行合理的分析和评价。,I 地基检测,静载荷检验,静载荷试验是确定或检验,承压板下应力主要影响范围内,地基土承载力、受力状况和变形特性等的最可靠的原位测试方法之一，但是由于地基类型的不同，对静载荷试验的测试方法及技术要求是不同的，而且目前各种设计规范中对其要求和参数选取也不统一。根据试验目的和承压面不同可分为三类：,浅层平板载荷试验,：适用于,浅层,地基土检验最常用；,深层平板载荷试验,：埋深,大于或等于3m和地下水位以上,的地基土；,螺旋板载荷试验,：深层地基土和,地下水位以下,的地基土；,1、试验设备,主要由四个部分组成，即,加荷系统,：控制荷载大小；,反力系统,：向承压板施加竖向荷载；当采用压重平台反力装置，压重量不得小于设计最大预,估加载量的,1.21.5倍,观测系统,：测定承压板在各级荷载下的沉降,承压板,：将荷载均匀传至地基土，其形状和大小对测试结果的影响较为明显,材质：要求承压板具有足够刚度、板底平整光滑。,形状：方形、圆形都有，但目前常用的大都以圆形为主；,尺寸：对地基承载力营销较大，为了统一试验条件，使试验结果具有可比性，各种规范规定承压板尺寸以,0.250.50m,2,为主。,类型,天然土,岩基,桩基,复合地基,尺寸m,2,0.25，软土宜为0.5（浅层）,宜为0.5（深层）,0.07,桩的截面积,承压板面积为一根桩或多根桩实际承担的处理面积,竖向静载荷试验,2 试坑尺寸,浅层平板：试坑尺寸,承压板直径（长、宽）的,3倍，,开挖时的弃土堆积在离坑壁顶部,1.0m远处,深层平板：,试井直径,承压板直径,试验中必须保证,试验土层的,原状结构和天然湿度不被扰动,，,宜在拟试压的表面用粗砂或中砂层找平，其厚度对于,天然土体40mm,；,2)S,n+1,/S,n,2，且24h内沉降速度尚未达到稳定标准；,3),25m以上的非嵌岩桩，QS曲线呈缓变型时，桩顶沉降量大于6080mm；,4),特殊条件下，可根据具体要求加载至,桩顶总沉降量大于100m；,5),当桩端为坚硬基岩时，桩的沉降量很小时，,最大加载量,2,倍设计荷载。,8、竖向静载荷试验终止标准,规范标准及地基类型,终止试验标准,岩基,载荷试验要点,建筑地基基础设计规范,GB50007-2002 附录H,1)在某级荷载下，24h内沉降速度有增大趋势；,2)压力加不上或勉强加上而不能保持稳定,3),最大加载量不小于设计要求的,2,倍,浅层,平板载荷试验要点,建筑地基基础设计规范,GB50007-2002 附录C,1)沉降急剧增大，ps曲线出现可判读的,极限承载力陡降段，且沉降量0.04d32mm,(承压板直径)；,2)在某级荷载下，24h内沉降速度达不到稳定标准；,3),本级沉降量大于前一级沉降量的5倍；,4),当持力层土层坚硬，沉降量很小时，最大加载量不小于设计要求的2倍,当满足前,3,种情况之一时，其对应的,前一级荷载定位极限荷载,深层,平板载荷试验要点,建筑地基基础设计规范,GB50007-2002 附录D,1)承压板周围的土体明显侧向挤出；,2)沉降急剧增大，ps关系曲线出现陡降段；,3)在某级荷载下，24h内沉降速度达不到稳定标准；,4),s/b=0.06,当满足前,3,种情况之一时，其对应的,前一级荷载定位极限荷载,规范标准及地基类型,终止试验标准,岩基,载荷试验要点,建筑地基基础设计规范,GB50007-2002 附录H,1)对应 ps曲线上起始,直线段的终点,为,比例界限Py,，符合终止加载条件的前一级荷载为极限荷载,Pu,。,f=min(Py,Pu/3),每个场地的试验数=3，取最小值为岩石地基承载力特征值；,岩石地基承载力不进行深宽修正,浅层,平板载荷试验要点,建筑地基基础设计规范,GB50007-2002 附录C,1)当ps曲线上有比例极限时，则取,比例极限,；,2)当,满足前3种终止条件之一时，其对应的,前一级荷载定位极限荷载，,Pu2Py时取,Pu/2,;,3)当上述二款不能满足时则取,S/b=0.010.05,所对应的荷载，但其值不大于,最大加载量的一半,。,当同一土层的试验测值的极差,30%,倍的平均值时取平均值为该土层的地基承载力,特征值,当满足前,3,种情况之一时，其对应的,前一级荷载定位极限荷载,深层,平板载荷试验要点,建筑地基基础设计规范,GB50007-2002 附录D,1)当ps曲线上有比例极限时，则取,比例极限,；,2当,满足前3种终止条件之一时，其对应的,前一级荷载定位极限荷载，,Pu1.0s,.,场地微振动测试参数：,场地的卓越周期和脉动幅值,1.1现场测试,地面测量,一般地，,在一个场地上,测点,不,应,少于,2,个测点,，,当同一建筑场地有不同低值地貌单元、地层结构复杂，场地地脉动频谱特征复杂时可适当增加测点数。,各测点的三个方向拾振器相互垂直放置在平整后的,天然土地基上及波速孔,附近。,孔中测量,：,孔中脉动测点应位于地面脉动测点附近,信号记录,：,应根据所需频率范围设置低通滤波频率和采样频率，采样频率宜取,50100Hz,，每次记录时间,不应少于15min,，记录次数,不得少于2次,。,场地微振动测试,1.2数据处理和分析,A、为了提高波形频谱分析后频率域的分辨率，采样时可采取,增大仪器的采样间隔,；,B、在频率域处理场地微振动信号时，采样点以,1024点,为宜,采样间隔宜取0.010.02s,C、,为改善求场地微振动信号卓越周期的精度、减少泄漏，在进行谱分析时，应选择,汉宁窗或哈明窗等函数处理,。,D场地卓越频率（周期）的确定,：,卓越周期,：场地微振动的主导周期，即在时程曲线上,出现次数最多的周期,。,可按下列两种方式择一求得：,时域上,处理时，作周期频度（数）曲线，与,该曲线峰值点,对应的周期；,频域上,处理时，按富氏谱或自功率谱谱图上最大峰值对应的频率确定。,当场地为,单一土层,时，三分量记录曲线的周期彼此相合或接近，场地一般只有一个卓越周期；,当场地为,多层土且层厚较大出现多个谱峰,时，可将主峰（最高的谱峰）定为本场地的卓越周期，必要时，一个场地可给出两个或两个以上的卓越周期供工程设计部门选定；,场地微振动测试,E 振幅的取值,场地微振动振幅的记录可根据场地土层的动力学特性和测试仪器的灵敏度，采用,位移、速度或加速度计量测，由此确定相应的振动幅值，同时,注明观测期间的环境条件。,脉动幅值应根据实测的脉动信号的最大幅值，并根据三分量Ax、Ay、Az值计算其合成振幅A。,A（Ax,2,Ay,2,Az,2,）,1/2,1.3 地脉动测试成果的应用,1、划分场地土类别,2、确定抗震反应设计谱,瑞雷波测试技术,我院新近开展的重要研究项目,1、瑞雷波的基本特征,瑞雷波,，是存在于地质界面附近的一种次生地震波，当S波和P波在在非均匀介质中传播时，它们常常在,弹性不连续界面发生同类型波的反射和透射并可能出现波型转换,，当SV波与反射的P波在自由表面发生相互叠加和干涉作用而产生了一种沿界面附近传播的次生波，即瑞雷波。,瑞雷波的振动质点作,逆进椭圆轨迹运动,，其轨迹平面垂直于地基土表面而平行于波的传播方向,根据试验结果表明在竖向激发震源作用下，在均匀线弹性介质中激发产生的三种三中主要波型，即,纵波P、横波S和瑞雷波R,，它们的相对能量分布分别是7%、26%和67%，因此距离震源一定位置处,瑞雷波,控制了波场的主要特征，而且瑞雷波能量随传播距离的衰减相对于纵波和横波都较慢，其衰减关系如下：,在,均匀各向同性线弹性介质,中，瑞雷波的传播,速度,V,r,只与传播介质的,波松比和介质的剪切波速度,Vs,或纵波速度,Vp,有关,，而与瑞雷波的波长和（或）频率无关，而且这三种波的传播速度具有如下关系：,V,r,V,s,V,p,瑞雷波测试技术,我院新近开展的重要研究项目,在,层状介质,中，瑞雷波,的,传播速度则是,其传播的,频率或波长的函数,而非常量,，,这种现象是瑞雷波传播的特有属性即,瑞雷波的频散特征,，这是利用瑞雷波勘探的重要特征。,2、瑞雷波勘探的基本前提,1）瑞雷波的,频散特征,应用瑞雷波勘探的重要前提：,瑞雷波的频散特征与传播介质的组成结构及其物理力学性质的变化具有很好的相关性，在,均匀介质,中传播时,不具有频散特性,，但在,层状介质,中传播时表现出,显著的频散特性,，同时瑞雷波在复杂地层结构中传播时多阶模的影响更加重要；,2),瑞雷波的传播深度范围随着波长的变化而不同，大致相当于,一个波长,深度领域，其所反映的介质特性可相当于,半波长深度,范围内的,平均特性,；,3),在距离振源一定距离处的波场中，瑞雷波的能量绝对优于体波的能量，约占波长能量的,67%,，控制了波场的主要能量分布，且其衰减速度较体波,慢,；,4),瑞雷波的传播速度与介质的,密度、泊松比、剪切波速度和纵波速度,密切相关，其中与剪切波速度的相关性最为密切，其,值相接近,，可以较可靠地确定地层的剪切波速度，因此瑞雷波可以很好地反映传播介质的,力学特征,；,瑞雷波测试技术,我院新近开展的重要研究项目,3、瑞雷波勘探的技术要点,1),根据震源寄发方式可将瑞雷波勘探分为三类：,稳态法,：采用可控激发频率的激振器点震源；,瞬态法,：采用宽频带瞬态激发的点震源，如大锤、爆破震源等；,无源法,：主要以天然或人类自然活动中的地表振动作用为震源。,2）瑞雷波勘探是一种,无损式探测技术,，不需要在地面钻孔，根据瑞雷波和剪切波波速的关系，利用瑞雷波的,相速度,反演计算地层的分层剪切波速度。,3)影响瑞雷波测试效果的重要参数主要有：,激发震源的频带宽度和能量、偏移距、道间距、检波器数量、检波器排列长度、时间采样间隔、地层组合结构等,；,激发震源的,低频,成分越高、震源,能量越大,，则越有利于探测深部介质变化情况；,偏移距,：激发震源点与第一道检波器间的距离，其值关系到瑞雷波与体波的有效分离及其传播过程中的衰减情况。一般地，当测试目标较深时采用远偏移距组合，当测试较浅时采用小偏移距。,道间距及检波器数量,：影响到检波器排列长度，是控制空间采样率的重要参数。一般地，瑞雷波测试深度及其分辨率与检波器数量和排列长度成正比；同样数量的检波器排列，增大道间距，可以提高测试深度，但是会降低水平方向和垂向的分辨率，因此必须根据测试目的合理设计这些参数。,4)鉴于瑞雷波勘探中根据测试目标的深度综合,设计偏移距和检波器排列长度的组合,，因此测试场地必须要有,一定长度范围的测试空间,，测试过程中尽可能保证测试剖面,地面相对平坦、地层组成结构在水平方向上相对均匀,。,5）瑞雷波勘探的主要分析成果：,瑞雷波相速度深度的频散曲线,以及根据瑞雷波相速度反演计算的分层剪切波速度深度剖面。,瑞雷波测试技术,我院新近开展的重要研究项目,4、瑞雷波测试技术在岩土工程的应用,1)测试场地地层的剪切波速度,剪切波速度剖面是评价场地土动态响应特征的重要参数，而目前对这方面的工作大都是在钻孔中施工测试的，但是这种方法在一些情况下是无法施工的。而利用瑞雷波方法确定剪切波速度剖面则不需要施工任何的钻孔。在各种浅层地震勘探诸如地震反射、地震折射等测试方法中，对于探测由相对较软到较硬的地层组合剖面，瑞雷波方法则是最理想、最有潜力的测试方法,。,2)评价地基土的均匀性,3)评价加固地基的力学特性的改善和均匀性,需要在加固前后分别进行测试，根据相速度频散曲线的变化进行对比和解译；,4)地下异常结构的综合探测，这是目前瑞雷波应用发展的一个方向,5)路基层组成结构综合探测和评价，这是瑞雷波技术的最早工程应用之一,6)测试和评价场地土层的刚度和阻尼比,探地雷达技术,我院新近开展的重要研究项目,探地雷达技术是我院新近开展的又一重要研究项目，它主要是利用,超高频（10,6,10,9,Hz),脉冲电磁波,探测地下介质分布的一种无损探测技术，具有高分辨率特点。,1、探地雷达探测基本原理,探地雷达测试系统组成,：发射机及天线、接受机及天线、信号接受和处理系统,原 理：,高频电磁波,以宽频电磁波脉冲形式通过,发射天线,定向送入地下，经过存在,电性差异的地下,地层或目标体的反射返回地面，然后被接受天线接收。高频电磁波在地下介质中传播时，由于地下介质,电性结构差异,以及几何形态的变化影响，使其传播路径、电磁场强度以及波形发生变化，于是通过对时域波形的采集、处理和分析，根据波形、相位、能量衰减等特征综合分析和解译地下界面、地质体的空间结构变化及其位置等。,因此探地雷达技术是利用地下介质的,电磁特性的差异,探测介质结构的均匀性，而含水量的变化对地下介质的电磁特性的变化具有较大影响。,发射机,发射天线,目标体,入射脉冲波,反射脉冲波,接受天线,接收机,信号采集,处理系 统,直接耦合,入射脉冲波,地面,探地雷达技术,我院新近开展的重要研究项目,影响探地雷达测试的重要参数,1 探测目标体的电性特征,介电常数和电导率,探地雷达测试成功与否取决于,目标体与围岩之间的电性差异,是否有足够的反射或散射能量为系统所识别。,一般地，频率相同的高频电磁波在,相对介电常数大,的介质中传播速度,小于,在相对,介电常数小,的介质中传播的速度,2 影响岩土体电阻率的主要因素有岩土体的,结构、组成、含水量和温度,；,岩土体中导电矿物与非导电矿物的组成和比率是影响电阻率的重要参数；,岩土体的电阻率随含水量增加而降低；,3、天线中心频率,应根据目标体深度、目标最小尺寸以及天线尺寸和场地条件综合确定，在满足分辨率条件下选择使用中心频率低的天线。,f=150(x,1/2,),-1,一般地，电磁波向下传播过程中，在同样条件下，,高频波,传播距离,小于低频波,传播距离。,基桩的动力测试反射波法,基桩的动力测试方法主要有,反射波法,、机械阻抗法、动力参数法和声波透射法,目前我院最常开展的是,基桩反射波法,1、,基桩动测的检测数量,1.1,对于,一柱一桩,的建筑物或构筑物，,全部,（100%）基桩都需检测；,1.2,非一柱一桩，检测桩身完整性：,混凝土灌注桩,：抽检数,20%,总桩数，且不少于10根；,CFG桩：抽检数,10%,总桩数,混凝土预制桩：抽检数,10%,总桩数，且不少于5根；,当抽查不合格桩数抽查桩数的,30%,时，应,加倍,重新抽查；若再不合格数第二次抽查桩数的,30%,，应,全数,抽查。,2、反射波法测试,反射波法主要用于检测桩身混凝土的完整性，推断缺陷类型及其在桩身的位置。,基本原理：,将桩简化为有侧限约束的,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满足一维波动方程。当弹性波沿桩身传播过程中，当桩身存在明显波阻抗差异界面（如,夹泥、离析、断裂、桩端）或桩身截面积变化（如扩径、缩径）,等,部位,，将会产生反射波，用记录仪记录下反射波在桩身中传播的波形，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。一般地，同一场地完整桩反射波形具有较好的一致性，因此根据波速并对桩身混凝土强度可进行评估。,基桩的动力测试反射波法,现场测试,锤击震源：,注意采用铁锤敲击混凝土激发弹性波时，,质量大,的铁锤激发的弹性波频率,比小铁锤,激发的弹性波,频率要低,；,激振点：,宜选择在,桩头中心部位,，传感器应稳固地安置在桩头上。对于桩径大于350mm的桩可,安置两个或多个传感器。,数据处理和完整性判断,1）必须掌握基桩各种状况下的入射波和反射波的,波形、相位、振幅、频率及波的到达时间等特征,，并据此判断基桩的桩身完整性以及缺陷的存在及其位置；,2)根据测试参数熟练计算和评价基桩桩身弹性模量和波阻抗方法,弹性模量,E=c,2,(N/m,2,或Pa),桩身波阻抗,Z=*C*S (kg/s),式中桩身混凝土密度（kg/m,3,);,C桩身混凝土弹性波波速（m/s)；,S桩身截面积（m,2,),地层波速测试单孔法和跨孔法,工程上常用,单孔法和跨孔法,方法测试地基土层的,剪切波和纵波,速度，近年来采用,瑞雷波,方法测试瑞雷波,相速度,并据此反演计算剪切波速度。,单孔法和跨孔法测试剪切波波速方法比较,成孔质量及其地层结构对单孔法波速测试结果影响非常重要：,因此在钻孔中尽可能避免发生钻孔塌孔、缩孔等扰动孔壁地层现象，在布置钻孔时，尽可能将钻孔远离或避开管道、坑道等地下构筑物位置以及较厚的砖瓦、房渣土等地表不均匀地层中。,当钻孔必须下套管时，则必须使套管壁和孔壁紧密接触，,？,震源,检波器,钻孔布置,接收波特点,单孔法,Vs：锤和上压重物的木板,Vp：锤和金属板,三分量井下传感器，其,固有频率宜小于地震波主频率的1/2,单孔测试，孔口与木板距离宜为,13m,竖向,传感器记录,纵波,；,水平,传感器记录,SH,型剪切波,跨孔法,Vs：,剪切波锤,或标准贯入试验装置,Vp：电火花或爆炸,三个钻孔，1个震源孔2个接收孔，孔间距土层中宜为25m，岩层中810m，都布置在一条线上,竖向,传感器记录,SV,型剪切波；,水平,传感器记录的是,纵波,地层波速测试单孔法和跨孔法,波速测试成果的工程应用,测试人员应掌握,1、计算土的力学参数,地基土的泊松比：,地基土的剪切模量：G=Vs,2,地基土弹性模量 E=(1+）(1-2)Vp,2,/(1-),2、划分场地土类型,据GB50011-2001 坚硬场地土 Vse500m/s 中硬场地土 200Vse500m/s,中软场地土 140 Vse 250m/s 软弱场地土 Vse140,3判断建筑场地类别,根据场地土层有效剪切波速度和覆盖层厚度综合确定；,4、计算场地土层的卓越周期 T(4h,i,/v,si,),5 判别饱和土液化,临界剪切波速度,其中Z土层埋深；Cd1-0.0133z,对于一般饱和砂土，,当实测的VsVscr时则可能液化，否则不液化,波速测试成果的工程应用,6、岩基中的应用,计算岩体的,完整性指数Kv,：,岩体弹性,纵波速度,与同一岩体中岩块的,弹性纵波速度,比值的平方,岩体风化程度评价,隧道围岩基本分级指标,风化程度,全风化,强风化,弱风化,微风化,未风化,波速比,Kp,硬质岩,Kp0.4,0.4Kp0.6,0.6Kp0.8,0.80.9,软质岩,Kp0.3,0.3Kp0.5,0.5Kp0.8,0.8Kp0.9,纵波速度Vp（m/s),硬质岩,500Vp1000,1000Vp2000,2000Vp 4000,40005000,软质岩,300Vp700,700Vp 1500,1500Vp 3000,3000 4000,围岩分级,I,II,III,IV,V,VI,围岩弹性波纵波速度（km/s),4.5,3.54.5,2.54.0,1.53.0,1.02.0,1.0,