九、岩土工程检测与监测9-1某自重湿陷性黄土场地混凝土灌注桩桩径为800mm，桩长为34m，通过浸水载荷试验和应力测试得到桩身轴力在极限荷载下(2800kN)的数据及曲线图如下，试计算桩侧平均负摩阻力值。题9-1表深度(m)桩身轴力(kN)深度(m)桩身轴力(kN)2290016280043000182150631102212208316026670103200301401232653470143270解深度14m以上桩产生负摩阻力，负摩阻力9-2采用声波法对钻孔灌注桩孔底沉渣进行检测，桩径1.2m，桩长35m，声波反射明显。测头从发射到接收到第一次反射波的相隔时间为8.7m/s，从发射到接收到第二次反射波的相隔时间为9.3m/s，若孔底沉渣声波波速按1000m/s考虑，孔底沉渣的厚度为多少?解采用声波法检测沉渣厚度，当入射波到达沉渣顶面时，反射时间为8.7s，当入射波到达孔底时，反射时间为9.3s，因此9-3某自由杆，上端受激励，试绘出传感器安装于上、下端和△L外的速度反射波。解(1)传感器安装在上端的速度反射波如图a)所示；(2)传感器安装在下端所接收到的速度反射波如图b)所示；(3)传感器安装在△L外所接收到的速度反射波如图c)所示。9-4试绘出下端固定的自由杆，上端受激励，传感器安装于上、下端和△L处的速度反射波。解(1)传感器安装在上端的速度反射波如图a)所示；(2)传感器安装在下端所接收到的速度反射波为零如图b)所示；(3)传感器安装在△L处所接收到的速度反射波如图c)所示。9-5试分析打桩时应力波的传播规律。解打桩时，当锤重远小于桩重，锤对桩的作用可假定是半正弦压力脉冲，如下式F(t)＝-F0sin(πt/τ)式中：τ——脉冲力持续时间；F0——脉冲力峰值。桩顶处应力设下行压力波波速为C0，则下行应力波为σ(z，t)＝f(z-C0t)桩顶处z＝0，则上式-C0t用z-C0t代换后得在t＝τ时，即锤击过程结束的瞬时σ(z，τ)的波形如图所示，脉冲力分布长度为C0τ，在应力波前沿未到达桩底之前，式σ(z，τ)是有效的，当t＝L/C0(L为桩长)后，应力波将产生反射，后续行为将依赖于桩端土的支承条件，如果桩尖持力层为基岩，可近似视为固定端，此时入射压力波反射仍为压力波，桩端总应力等于入射波和反射波相加，压力波如图a)阴影部分所示。如果桩端持力层为很软的软土，不能限制桩端位移，可近似视为自由端，反射的应力波为拉力波，桩端总应力为入射波和反射波的代数和，其拉力波如图b)阴影部分所示。实际大部分工程桩桩端持力层介于以上两种情况之间，反射的上行波是压力波还是拉力波视桩端土层情况，如果桩较长，桩端土为黏性土，往往反射的上行波为拉力波，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，会在距桩尖一定位置把桩拉裂。工程中打桩，一般锤重为桩重的一半左右，而不是远小于桩重，又加有锤垫和桩垫，实际脉冲力不是简单的半正弦脉冲，比半正弦要复杂得多。9-6试绘制桩身阻抗变化的应力波反射法的时域波形。解桩时域波形有：完整桩，截面突变桩，断桩，半断桩，缩颈、离析和夹泥桩，扩底桩，嵌岩桩，截面渐变桩等。以上几种不同阻抗变化的理想时域曲线绘制如下：(1)完整桩(图a)完整桩仅有桩底反射，反射波和入射波同相位。(2)截面突变桩(图b)桩身截面变小处反射波为上行拉力波，遇桩顶自由端反射为下行压力波(t1＝t2＝2△L/C)；桩身截面变大处反射为上行压力波，遇桩顶自由端反射为下行拉力波(t1＝t2＝2△L/C)。(3)断桩(图c)在断桩处应力波产生多次反射，反射波和入射波同相位，看不到桩底反射。(4)半断桩(图d)桩身缺口处的反射波和入射波同相位，桩底反射波和入射波同相位。(5)缩颈、离析和夹泥桩(图e)缩颈桩和离析桩，开始部位的反射波和入射波同相位，缩颈和离析结束部位的反射波和入射波反相位，缩颈和离析不严重的桩，部分应力波发生透射传播，可看到桩底反射，反射波和入射波同相位。(6)扩底砸(图f)扩底桩在扩底开始处的反射波和入射波反相位，扩底结束处的反射波和入射波同相位。(7)嵌岩桩(图g)嵌岩效果好的桩，桩底反射波和入射波反相位。(8)截面渐变桩(图h)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。9-7试判定应力波反射波形的优劣。解应力波反射法所采集的较好波形应该是：(1)多次锤击的波形重复性好；(2)波形真实反映桩的实际情况，完好桩桩底反射明确；(3)波形光滑，不应含毛刺或振荡波形；(4)波形最终回归基线。9-8如图所示的桩，用应力波反射法检测桩身结构完整性，试绘出速度响应波形。解