低应变检测应力波在基桩中的传播规律
①桩身波阻抗变化的重要规律
① 当Z1≈ Z2时，表示桩身截面均匀，无缺陷，无缺陷反射。
② 当Z1> Z2时，表示在桩身相应位置存在波阻抗减小（如：截面缩小或砼质量较差等缺陷），反射波速度信号与入射波速度信号相位一致。
③ 当Z1< Z2时，表示在桩身相应位置存在波阻抗增大（如：扩径等），反射波速度信号与入射波速度信号相位相反。
规律总结 ：同缩反扩
②桩身波阻抗变化对速度响应曲线的影响
①当桩底波阻抗较桩身波阻抗偏弱时，在桩底位置产生多次反射；桩底反射波与入射波同向。
②当桩底波阻抗较桩身波阻抗偏强时，在桩底位置产生多次反射；奇次反射波与入射波反向，偶次反射波与入射波同向。
③桩底波阻抗与桩身波阻抗变化越大，则桩底反射波越明显。
③关于多次反射的重要规律
①对于桩身波阻抗减小位置，当缺陷很严重时，会产生二次乃至多次反射；它的一次、二次乃至多次反射波速度信号与入射波速度信号相位一致。
②对于桩身波阻抗增大位置，当波阻抗增大很严重时，会产生二次乃至多次反射；它的奇次反射波速度信号与入射波速度信号相位反相， 偶次反射波速度信号与入射波速度信号相位一致。
③当桩界面上下段的波阻抗相差越大时，反射系数越大，所测到的反射波也越明显，由此作为判断波阻抗变化程度的依据。
典型曲线汇编
1、典型理论曲线
以下16个波形为在理想化的情况下得到的理论曲线及其应力波传播路径。
完整性
扩底完整性
端承完整性
缩径桩
扩径桩
浅部缩径桩
中部缩径桩
深部缩径桩
中部扩径桩
逐渐扩径陡缩桩
桩头扩大头桩
浅缩深扩桩
浅扩深缩桩
浅缩深缩桩
浅缩深扩桩
2、桩身不同情况下应力波反射法的
时域曲线
（1）桩身完整
完整桩仅有桩底反射，反射波和入射波同相位。
（2）桩身断裂
断裂处桩身截面积变小，表现为出现同相反射。
桩身浅部裂缝
桩身浅部断裂
桩身中部局部断裂（断裂面积为桩身截面积的1/3）
桩身中部局部断裂（断裂面积为桩身截面积的2/3）
桩身中部断裂
桩身深部断裂
（3）桩身截面积发生变化
截面渐变桩不易判断，截面渐变过程和侧阻力增加的反射波近似，渐变结束处的反射波和入射波同相位。
桩身截面增大
桩身部分截面增大
桩身截面逐渐增大
桩身截面减小
桩身截面部分减小
桩身截面逐渐减小
（4）离析或夹泥桩
开始部位的反射波和入射波同相位，夹泥和离析结束部位的反射波和入射波反相位，夹泥和缩径不严重的摩擦桩，可看到桩底反射，反射波和入射波同相位。
桩身离析或夹泥
（5）扩底桩
对于摩擦桩，扩底开始处的反射波和入射波反相位，结束处的反射波和入射波同相位。
扩底桩
（6）嵌岩桩
嵌岩效果好的桩，桩底反射波和入射波反相位。
嵌岩良好的桩
桩底有沉渣
低应变实测曲线解读
基本方法
由于桩身缺陷种类复杂，实测曲线判读人员技术水平所限，实测资料的解释是一项较为困难的工作。下面通过桩身各种常见缺陷的反射波特征，对反射波法的实测曲线的解释方法加以归纳。
1、判断桩身是否存在缺陷
判断桩身缺陷存在与否，需分辨实测曲线中有无缺陷的反射信号，及分辨桩底反射信号，这对缺陷的定性及定量解释是有帮助的。桩底反射明显，一般表明桩身完整性好，或缺陷轻微、规模小。另外，可换算桩身平均纵波波速，从而评价桩身是否有缺陷及其严重程度。
此外，还应分析地层等资料，排除由于桩周土层波阻抗变化过大等因素造成的“假反射”现象。
完整桩（桩底反射明显）
缺陷桩（桩底反射变弱）
2、多次反射及多层反射问题
当实测曲线中出现多个反射波时，应判别它是同一缺陷面的多次反射，还是桩间多处缺陷的多层反射，前者，即缺陷反射波在桩顶面与缺陷面间来回反射，其主要特征：反射波至时间成倍增加，反射波能量有规律递减。后者往往是杂乱的，不具有上述规律性。
多次反射现象的出现，一般表明缺陷在浅部，或反射系数较大（如断桩）。它是桩顶存在严重离析或断裂的有力证据。多层反射不只表明缺陷可能有多处，而且由下层缺陷反射波在能量上的相对差异，可推测上部缺陷的性质及相对规模。
受检桩经测试后若发现有严重缺陷时，应注意及时复测，并查阅岩土工程勘察资料和施工记录。有时会因为桩头处理不好，传感器安装不牢固等原因，使测试结果与实际不符，或由于地层的影响而造成误判。因此收集岩土工程勘察资料和受检桩的施工记录是一项很重要的工作。
检测中常遇到的一些特殊情况
1、桩身无缺陷但测不到桩底信号
（1）软土地区的超长桩，长径比很大
（2）桩周土约束很大，应力波衰减很快
（3）桩身阻抗与持力层阻抗匹配良好。
如：对嵌岩桩嵌岩段较长的情况，嵌岩段与基岩衔接较好或基本连成一体，岩石的波阻抗与桩身的波阻抗差异不大，在许多情况下难以看到明显的桩底反射
（4）桩身截面积阻抗显著突变或沿桩长渐变
（5）预制桩接头缝隙影响
上述原因造成无桩底反射时，桩身完整性判定，只能结合经验、参照本场地和本地区的同类型桩综合分析或采用其他的方法进一步检测。
2、桩周土层对信号曲线的影响
众所周知，反射波法是利用桩身阻抗变化对信号曲线产生影响的道理来判断桩身的质量的，但是除了桩身阻抗变化会影响信号曲线的因素以外，桩周土同样不可避免地会影响信号曲线。反射波法信号曲线所反映的不仅是桩身阻抗的变化情况，而是广义阻抗作用的结果。
桩周土阻力对波形曲线的影响：
（1）导致应力波迅速衰减，检测时有效测试深度减少
（2）影响缺陷反射波的幅值，使缺陷分析时的误差加大
（3）在软硬土层交界处及附近产生土阻力波，干扰桩身反射波，土阻力反射波与桩身缺陷反射波易混淆，从而造成误判。
在对曲线进行分析时，要充分考虑到桩周土层对所采集到的波形曲线的影响。在低应变检测中，检测人员往往注意到本身的测试波形的叠加而引起的缺陷判断，而忽略了应力波在桩中传播时，不仅受桩身材料、刚度及缺陷的影响。桩周土层的土力学性能越好，应力波在桩周土层中的损耗就越大。同时受桩周土层的土模量大小的影响，在硬土层处将会产生类似扩径的反射波，在软土层处将会产生由于应力波透射损耗小而产生类似缩径的反射波。如果不考虑桩周土层对所采集曲线的影响，不了解桩侧的土质情况，有时会造成误判。
预制桩在空气中实测曲线
预制桩埋入土中实测曲线
3、为什么检测时会有高频干扰？
在低应变反射波测试中，常出现一种与测量系统频率特性无关的高频干扰，桩径越大而脉冲窄时尤其严重，且其幅值随时间衰减较为缓慢。它对缺陷反射包括桩底反射都有较强的掩盖作用。
桩顶受敲击后，除了产生下行波外，还会产生沿桩顶面传播的波。如果桩的直径足够大，且激励力脉冲足够窄，测在沿桩顶面传播的波运行至周边前，情况与半无限体类似。此时，激励后在桩顶部位产生的应力波可分为压缩波、剪切波及瑞利波，其中瑞利波占据大部分能量，且衰减较慢，其次是剪切波，压缩波能量最小且衰减最快。在实测中所见的高频干扰波是由剪切波和瑞利波在桩顶表面来回反射形成的2种高频波的耦合，两者频差不大，在频域只体现为介于两者之间1个高频峰。
高频干扰的强弱与与传感器安装位置有关。对于圆柱体，瞬态集中力作用在圆心处，虽然在距圆心不同距离的点上所感受到的一阶高频干扰频率一样，但速度振幅不同，高频干扰振幅的最小点约在距圆心2R/3处。对于管桩，90°点对奇数阶振型不敏感，而在常规试验中只要激励脉冲不是很窄，二阶及其以上径向高阶振型就不会被激发出来。当然，若激励脉冲较宽，一阶振型也会被激励出来。所以，该点为较为理想的传感器安装点。
传感器安装点、激振点布置示意图
虽然可以通过模拟或数字滤波滤除桩顶信号中的高频干扰，但大直径桩在窄脉冲激励时由于尺寸效应引起的平截面假设失效，进而背离一维理论所引起的误差是在桩身中固有的。所以，在检测大直径桩桩身完整性时，应使用重锤加适当软垫，拓宽力脉冲的宽度持续时间，也即机械滤波。仅使用数字滤波容易导致应力波信号失真。返回搜狐，查看更多