旁孔透射波法检测水泥搅拌桩的三维有限元分析.doc

旁孔透射波法检测水泥搅拌桩的三维有限元分析 第4l卷第6期 2007年6月 上海交通大学 JOuRNALOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITY Vol_4lNo.6 Jun.2007 文章编号:1006—2467(2007)06—0960—05 旁孑L透射波法检测水泥搅拌桩的三维有限元分析 黄大治,陈龙珠 (上海交通大学安全与防灾工程研究所,上海200240) 摘要:介绍了旁孔透射波法的原理和测试步骤,建立了桩一土体系的三维有限元模型并对这种 无损检测方法在水泥搅拌桩中的应用进行了三维有限元分析.数值分析分剐给出了饱和土,非饱和 土地基中完整桩和缺陷桩的旁孔透射波信号,并由此分析了P波时一深图中特征与桩身质量的相 关性.结果表明,旁孔透射波法简单易行,是适合于水泥搅拌桩检测的一种新方法. 关键词:水泥搅拌桩;旁孔透射波法;三维有限元法;完整性 中图分类号:TU472.3文献标识码:A 3DFiniteElementAnalysisofParallelSeismic MethodforIntegrityofCementedSoilColumns HUANGDa—zhi,CHENLong—zhu (Inst.ofSafetyandDisasterPrevention,ShanghaiJiaotongUniv.,Shanghai200240,China) Abstract:Theprincipleandprocessofparallelseismicmethodfortheintegrityofcementedsoilcolumns wereintroduced.A3Dfiniteelementmodelforthepile-soilsystemwasestablishedforimpulseresponses. Undersaturatedsoilorunsaturatedsoilcondition,somevibratingvelocity—timehistoriesatdifferent depthsintheparallelholewereobtainedwiththenumericalmode1.ItisshownthatthelengthandIDP— wavevelocityofacementedsoilcolumnareeasytodeterminefromthefeaturesofthementionedvelocity— timehistories.Theeffectof3DP—wavepropagationthroughthesaturatedsoilandthedefectofthecemen— ted—soilcolumnonthevelocity—timehistoriesintheparallelholewerealsoinvestigated. Keywords:cementedsoilcolumns;parallelseismicmethod;three—dimensionalfiniteelementmethod; integrity 水泥搅拌桩复合地基技术是列入我国技术标准 的一种软弱地基加固方法,目前在建筑,交通和水利 等工程领域应用较为广泛.水泥搅拌桩质量和由其 形成的复合地基性状达不到设计要求的事故时有发 生.因此,加强水泥搅拌桩的质量管理,对保证工程 安全有着重要的实际意义. 对于水泥搅拌桩的质量检测,还没有一套成熟 的方法.目前检测水泥搅拌桩质量的常用方法包括 浅部开挖,轻便触探,单桩静载试验,复合地基静载 试验和钻孔取芯法等L】].这些检测方法的结果有 的反映水泥搅拌桩浅部的质量和工程性状(如浅部 开挖,静载试验),有的则是桩截面上的局部质量信 息(如轻便触探,钻孔取芯).为了在不明显增加检测 时间和费用的前提下提高抽检率及各被检桩的整体 收稿日期:2006—07—15 基金项目:国家自然科学基金资助项目 作者简介:黄大治(1978一),男,河南博爱县人,博士生,主要研究方向为基桩动测. 陈龙珠(联系人),男,教授,博士生导师,电话(Te1.):021E-mail:lzchen@sjtu.edu,cn. 第6期黄大治,等:旁孔透射波法检测水泥搅拌桩的三维有限元分析961 质量信息,许多工程技术和科研人员试图将低应变 反射波法用于检测水泥搅拌桩.然而桩一土模量比 不高,桩身均匀性欠佳的水泥搅拌桩,低应变动测信 号一般形状复杂且难以识别出桩底反射信号I3].因 此,在钢筋混凝土桩上应用效果良好的反射波法,对 水泥搅拌桩却难以给出可靠的动测结果,因而被国 家行业技术规范所禁用. 水泥搅拌桩质量的检测,既要考虑到桩体本身 的特点,也要