绪论 1
一、桩基应力波检测理论的发展和应用 1
二、今后发展的几个问题 5
第一章 土和岩石分类及工程特性 8
1.1 土和岩石分类 8
1.1.1 土的分类 8
1.1.2 岩石的分类 8
1.2 土和岩石的物理力学性质 10
1.2.1 粘性土的物理性质 10
1.2.2 土的渗透性 11
1.2.3 土的固结与压缩 11
1.2.4 土的抗剪强度 12
1.2.5 岩体的力学特性 13
第二章 岩土的本构关系模型 15
2.1 增量弹塑性理论 15
2.2 流变模型 19
2.2.1 基本的流变元件 19
2.2.2 组合流变模型 20
2.2.3 土的蠕变 23
2.2.4 土的长期强度 23
第三章 现场勘察 25
3.1 目的和局限性 25
3.2 地质构造、地形地貌和水文地质条件 25
3.2.1 地质构造 25
3.2.2 地形地貌 26
3.2.3 水文地质条件 26
3.3 勘察内容 26
3.4 勘察方法 27
3.4.1 工程地质测绘与调查 27
3.4.2 勘探 27
3.4.3 测试工作 29
3.5 地基勘察报告 29
第四章 桩基础 31
4.1 桩的类型 31
4.1.1 排土桩 32
4.1.2 非排土桩 32
4.2 桩荷载传递机理 33
4.3 负摩阻力 35
4.4 单桩竖向承载力的确定 37
4.4.1 静载荷试验方法 37
4.4.2 试验设备 37
4.4.3 试验方法 38
4.5 桩基施工中的一些问题 41
4.5.1 打入桩 42
4.5.2 灌注桩 42
第五章 应力波理论基础 45
5.1 振动 45
5.1.1 质量-弹簧系统的自由振动 45
5.1.2 质量-弹簧系统的强迫振动 46
5.1.3 阻尼自由振动 47
5.1.4 阻尼强迫振动 50
5.2 应力波 51
5.2.1 概述 51
5.2.2 谐波 52
5.2.3 Fourier变换和信号频谱 53
5.3 长杆中的纵波 59
5.3.1 控制方程 59
5.3.2 杆中谐波 60
5.3.3 达朗倍尔解 60
5.3.4 谐波的能流 62
5.4 波在边界上的反射和透射 63
5.4.1 固定端和自由端的反射 63
5.4.2 波在间断面上的反射和透射 64
5.5 有限长杆中的波 66
5.6 杆纵向撞击 67
5.6.1 两个杆的纵向碰撞 67
5.6.2 刚体与杆的碰撞 68
5.6.3 弹性球与杆的碰撞 71
5.7 杆中波的弥散 72
5.7.1 变截面的杆 72
5.7.2 横向惯性效应 75
5.7.3 弥散介质中的脉冲传播 78
5.8 无限弹性介质中的应力波 80
5.9 表面波 83
5.10 波在两种介质分界面上的反射和折射 87
5.10.1 波在自由表面上的反射 87
5.10.2 在两种介质分界面上的反射和折射 90
5.11 在流体饱和多孔固体中弹性波的传播 93
5.11.1 流体饱和多孔固体的应力-应变关系 93
5.11.2 无耗散动力关系 95
5.11.3 弹性波的传播方程 97
5.11.4 弹性波的性质 98
5.11.5 有耗散的传播方程 100
5.11.6 波的衰减 101
5.12 应力波在非弹性介质中的传播 103
5.12.1 内摩擦机理 104
5.12.2 内摩擦的度量 105
5.12.3 粘弹性介质中的应力波 107
第六章 波传播的反问题理论 110
6.1 反问题的一般描述 110
6.1.1 模型空间 110
6.1.2 数据空间 111
6.2 反问题的适定性 111
6.3 岩土工程中波传播反问题 113
6.3.1 波传播的反问题 113
6.3.2 岩土工程中的应用 113
6.4 一维波动方程的系数反演 116
6.4.1 一维波动方程系数反问题的提法 116
6.4.2 一维波动方程系数反演方法 118
6.5 波源反问题 123
6.6 Born摄动法 128
6.6.1 Born近似 128
6.6.2 频域上的反演 130
第七章 单桩承载力及土性参数的反演 134
7.1 Smith法 134
7.1.1 力学模型 134
7.1.2 数值计算 136
7.1.3 Smith法的应用与发展 138
7.2 Case法 141
7.2.1 基本公式 141
7.2.2 承载力的计算 143
7.2.3 锤击能量与桩身应力 145
7.2.4 土阻力公式的另一个推导方法 146
7.3 CAPWAP法 147
7.3.1 力学模型 148
7.3.2 土阻力的确定 150
7.3.3 CAPWAP法的应用与改进 151
7.4 WANG-PCP法 153
7.4.1 模型参数和数据参数 153
7.4.2 反演方法 155
7.4.3 土阻力波的动力光弹性实验 157
7.4.4 工程应用 157
7.5 WANG-PCPN法 163
7.5.1 人工神经网络模型 163
7.5.2 网络的建立与训练 166
7.5.3 应用实例 167
第八章 桩基完整性检测 169
8.1 声脉冲反射波法 169
8.2 测量结果的解释与分析 171
8.3 WANG-PIP法 181
8.3.1 波阻抗的反演 181
8.3.2 试验验证 182
8.4 低应变法的局限性 184
第九章 桩基应力波检测的试验方法和技术 187
9.1 测量的基本知识 187
9.1.1 概述 187
9.1.2 测量仪表的基本性能 188
9.1.3 测量误差 190
9.2 传感器 191
9.2.1 加速度计 191
9.2.2 应变传感器 192
9.3 数据采集 194
9.3.1 二进制代码 194
9.3.2 信号采样 196
9.4 数据处理、分析、显示和贮存 198
9.5 试验方法 200
9.5.1 高应变试验方法 200
9.5.2 低应变试验方法 203
参考文献 205