★该方案已于2017年10月9日增加订了波速的取值(2.2.1.4)
2.2.14波速的取
可以看出,计算用是测试立柱埋深时非常重要的参数。我们对多种立柱材料的进行了测试。测试时采用空置方式以提高测试精度,其结果如下表所示,可以看出,不同材料之间的P波波速变化较小。同时,我们也用理论值进行了对比。
表2-2-1空置立柱检测结果一览表
编号
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测试地点
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长度(m)
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测定波速
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1
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山东
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2.150
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5.161
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2
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云南
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1.875
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5.131
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3
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云南
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1.875
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5.125
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4
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四川
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2.020
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5.102
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5
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四川
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2.500
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5.135
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6
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北京
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2.000
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5.083
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表2-2-2A 理论波速及实测波速(单位:km/s)
弹性模量
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密度
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理论
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实测范围
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200Gpa
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7800kg/m3
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5.06
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5.08~5.16
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210Gpa
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5.19
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可以看出,实测值与理论值吻合得很好。但是,在实际的工程中,立柱埋入土、岩石、混凝土中时,计算用波速的取值会有一定的变化。
1) 不同材质条件下波速的变化
当立柱产生锈蚀时,钢材本身的弹性模量出现降低,当然波速也会随之降低。根据徐善华等人(2015)的研究成果,对于Q235钢,其锈蚀后弹性模量与未锈蚀时弹性模量的比值可以表示为:
其中,为锈蚀损失率,即为材料锈蚀质量与原未锈蚀质量之比。转换为1维弹性波波速后,即为:
如下图所示,弹性波波速的低下率基本上比例于锈蚀损失率。
此外,在工程检测实践中发现,立柱表面的油漆对计算波速也有一定的影响。
综上所述,不同材质条件下计算波速的取值可以参考下表。
图2-2-2C 立柱钢材锈蚀损失率与波速比的关系
表2-2-2B 不同材质条件下波速的变化
状况
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说明
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波速变化
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锈蚀状况
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有锈蚀
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降低3~7%
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表面涂层
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镀锌
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无
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油漆
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降低2~4%
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2) 不同埋设条件下波速的变化
此外,不同的埋设条件对计算波速也有一定的影响。
表2-2-2B 不同埋入条件下,镀锌新柱波速的取值(单位:km/s)
状况
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说明
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建议取值
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土石材料中打入立柱
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无锈蚀
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5.18
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有锈蚀
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4.80~5.00
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岩石中设置立柱
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无灌浆
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5.18
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有灌浆
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5.10~5.18
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混凝土、砂浆中立柱
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连续混凝土槽,混凝土块体积大
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5.10~5.18
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单独混凝土块,体积较小
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4.90~5.10
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说明:(1)早期施工的立柱的材质与现在的立柱可能有一定的不同;
因此,在EDMA的各项测试中,在大多数情况下,立柱中的弹性波P波波速均可取为5.18km/s。当然,在实测之前,对立柱的波速进行标定也是有益的。特别是岩石钻孔并内外灌浆的立柱,其计算用波速会有一定的降低,此时的标定就显得更加重要。
对应设备
1、 钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪(EDMA-I) 标准型
2、 钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪(EDMA-I) 加强型
3、 钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪(EDMA-PA)