分布式应变波法及其在桩基检测中的应用研究

With the rapid development of engineering construction in China, the requirement for bearing capacity of pile foundation is becoming higher and higher. Therefore, it is a very important link to making the pre-detection of pile quality a necessary step to eliminate the potential hazards in the assurance of construction quality. In order to overcome the deficiencies and limitations of the nondestructive pile test using the traditional low-strain intergity method, this project is aiming to develop a new dynamic integrity testing method based on the distributed strain wave technique. The multi-channel dynamic testing and analyzing system is designed to realize the synchronous data acquisition of the multi-channel dynamic acceleration and strain signals, and the corresponding sampling control and analysis programs is also developed. The coupled pile-soil vibration theory is investigated with the consideration of the stratified and anisotropic property of the surrounding soil, the construction effect of pile, the underground water and other factors. Based on the presented pile-soil vibration theory, the analysis program, which can quantitatively evaluate the integrity quality of the pile, is programmed and applied to the distributed strain wave dynamic testing system. The validity and reliability of the newly developed method are verified against the distributed strain wave dynamic testing of the model pile experiments and field measurements. The bearing characteristic experiments of defect piles under multiple typical conditions are conducted to establish a reference standard for the pile integrity assessment.

随着我国工程建设的高速发展，对桩基础承载力的要求越来越高，提前对桩的质量进行检测及时排除隐患是保障工程建设质量的一个非常重要的环节。本项目拟建立一种全新的分布式应变波基桩完整性动态检测方法，以解决或改善传统反射波方法存在的缺陷和不足；研制一套动态多通道加速度和应变数据采集分析系统，能实现多通道动态应变信号和加速度信号的同步数据采集工作，编制相应的采样控制和分析程序；进一步开展基于桩-土相互作用，并考虑桩周土的成层性、各向异性、成桩效应、地下水等因素综合影响时，桩土体系耦合振动理论研究，基于所得理论编写能实现桩身完整性定量化检测分析的实用计算机程序，并将其应用到新研制的检测系统上；进行模型桩和工程桩的分布式应变波动态检测方法的检测，以检验新方法的有效性和可靠性。开展多种典型条件下缺陷桩承载力的模型试验研究，为桩的完整性等级划分标准提供参考依据。

随着我国工程建设的高速发展，对桩基础承载力的要求越来越高，提前对桩的质量进行检测及时排除隐患是保障工程建设质量的一个非常重要的环节。为了解决或改善传统反射波方法在深大桩基础检测时存在的缺陷和不足，本项目建立了一种全新的分布式应变波基桩完整性动态检测方法，对该方法的检测原理进行了深入研究，提出了适用于分布式检测的分时检测原理；进一步，研制了一套动态多通道加速度和应变数据采集分析系统，能实现多通道动态应变信号和加速度信号的同步数据采集工作，编制相应的采样控制和分析程序；为了对桩基础缺陷信号进行精准解译，开展了基于桩-土相互作用，并考虑桩周土的成层性、各向异性、成桩效应、地下水等因素综合影响时，桩土体系耦合振动理论研究，基于所得理论编写了能实现桩身完整性定量化检测分析的实用计算机程序，并将其应用到新研制的检测系统上；在港珠澳大桥等100余个工程中开展了工程桩的分布式应变波动态检测方法的检测，检验了新方法的有效性和可靠性。开展了多种典型条件下缺陷桩承载力的模型试验研究，制定了桩的完整性等级划分标准。依托本项目，共发表科技论文56篇，其中SCI收录45篇，EI收录8篇，核心期刊论文3篇，会议论文1篇；授权国家专利15项，其中发明专利7项，授权美国发明专利1项，软件著作权2项。在项目支持下，共毕业6名博士生、6名硕士生，另外，本基金项目还为16名本科生的毕业设计或论文提供了素材和经费支持。项目负责人获2021年工程建设科学技术进步奖二等奖（4/10）、第五届中国科协优秀科技论文遴选计划奖（1/4），先后入选中国科协“青年人才托举工程”、浙江省自然科学基金杰出青年基金、中国地质大学 “地大学者”青年拔尖人才和学科骨干人才等人才计划。