TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM

rnrn

TCXDVN  359: 2005

rnrn

CỌCrn- THÍ NGHIỆM KIỂM TRA KHUYẾT TẬT BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG BIẾN DẠNG NHỎ

rnrn

Foundation Piles – Method of detection of defects byrndynamic low-strain testing

rnrn

HàrnNội – 2005

rnrn

Lời nói đầu

rnrn

TCXDVN 359:2005 “ Cọcrn– Thí nghiệm kiểm tra khuyết tật bằng phương pháp động biến dạng nhỏ” dornBộ Xây dựng ban hành theo Quyết định số 45/2005/QĐ-BXD ngày 19/12/2005.

rnrn

rnrn

CỌC – THÍ NGHIỆM KIỂMrnTRA KHUYẾT TẬT BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG BIẾN DẠNG NHỎ

rnrn

FoundationrnPiles – Method of detection of defects  by dynamic low-strain testing

rnrn

1. Phạm vi áp dụng  

rnrn

1.1.rnTiêu chuẩn này được áp dụng cho cọc móng của công trình xây dựng. 

rnrn

1.2rnPhương pháp động biến dạng nhỏ được áp dụng để phát hiện khuyết tật trên cọcrnđơn chế tạo bằng bê tông cốt thép hoặc bằng thép, hạ theo phương thẳng đứngrnhoặc xiên.

rnrn

1.3rnKhông nên sử dụng phương pháp thí nghiệm này cho cừ ván thép và cho cọc có trênrn1 mối nối và cọc có đường kính tiết diện lớn hơn 1,5 m.

rnrn

1.4rnKhông sử dụng phương pháp thí nghiệm này để đánh giá sức chịu tải của cọc.

rnrn

Ghirnchú:

rnrn

1)rnĐộ sâu thí nghiệm  kiểm tra trong điều kiện thông thường khoảng 30 lầnrnđường kính cọc. Trong trường hợp một phần thân cọc nằm trong nước hoặc trongrnđất rất yếu, có thể kiểm tra đến độ sâu lớn hơn.

rnrn

2)rnKhi có đủ căn cứ, phương pháp này có khả năng xác định chiều dài cọc và cườngrnđộ bê tông thân cọc.

rnrn

2. Qui định chung

rnrn

2.1 Đề cương thí nghiệm phải được lập và đượcrnphê duyệt trước khi bắt đầu thí nghiệm.

rnrn

2.2 Người thực hiện thí nghiệm phải có chứngrnchỉ xác nhận năng lực chuyên môn về thí nghiệm động biến dạng nhỏ do cơ quan córnthẩm quyền cấp.

rnrn

2.3  Thiết bịrnthí nghiệm phải là loại chuyên dùng cho công tác kiểm tra cọc bằng phương pháprnđộng biến dạng nhỏ. Thiết bị thí nghiệm phải có chứng chỉ hiệu chuẩn định kỳ 2rnnăm/lần (nếu nhà cung cấp thiết bị không yêu cầu thời gian hiệu chuẩn ngắnrnhơn).

rnrn

2.4 Cần kết hợp thírnnghiệm biến dạng nhỏ với một số phương pháp thí nghiệm khác khi kiểm tra khuyếtrntật của cọc.

rnrn

3. Tiêu chuẩn việnrndẫn

rnrn

TCXDVN 326 :rn2004  "Cọc khoan nhồi – Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu "

rnrn

4. Thuật ngữ

rnrn

4.1 Khuyết tật của cọc (deffect): Biến động củarnkích thước hình học hoặc của mật độ vật liệu cọc. 

rnrn

4.2 Vận tốc truyền sóng  (wave speed): rnVận tốc sóng ứng suất lan truyền dọc trục cọc phụ thuộc vào tính chất của vậtrnliệu cọc, .

rnrn

4.3 Kháng trở của cọc Zrn(impedance): Là đại lượng xác định theo công thức , , trong đó:

rnrn

  E là mô đun đànrnhồi của vật liệu cọc, ;

rnrn

 A là diện tíchrntiết diện ngang của cọc, ;

rnrn

 là vận tốcrntruyền sóng ứng suất dọc trục cọc, .

rnrn

4.4 Vận tốc đầu cọcrn(pile head velocity):  Vận tốc theo phương dọc trục cọc đo được tại đầurncọc  khi thí nghiệm biến dạng nhỏ, trong phần tiếp theo của tiêu chuẩn nàyrnđược gọi tắt là vận tốc.

rnrn

4.5 Phương pháp phản xạrnxung (pulse echo method): Phương pháp phân tích trong đó  số liệu đo vậnrntốc được phân tích dưới dạng hàm số của thời gian.

rnrn

4.6 Phương pháp ứng xửrnnhanh (transient response method): Phương pháp phân tích trong đó vận tốc vàrnxung lực của búa được phân tích dưới dạng hàm số của tần số.

rnrn

4.7 Phương pháp tín hiệurnphù hợp (signal matching method): Phương pháp phân tích mức độ khuyết tật củarncọc trong đó độ chính xác của kết quả được đánh giá theo sự phù hợp của vận tốcrnđầu cọc tính toán với vận tốc đo được tại hiện trường.

rnrn

5. Thiết bị thírnnghiệm

rnrn

5.1 Thiết bị thírnnghiệm gồm 3 bộ phận chính:

rnrn

a)       Thiết bị tạo xungrnlực;

rnrn

b)       Các đầu đo vận tốc vàrnlực (nếu có);

rnrn

c)       Thiết bị thu và hiểnrnthị tín hiệu.

rnrn

Ghi chú:

rnrn

Một số thiết bị thí nghiệm thường dùng ở ViệtrnNam được giới thiệu trong phụ lục D.

rnrn

5.2 Thiết bị tạo xungrnlực (va đập): Xung lực có thể được tạo bởi các dụng cụ như búa cầm tay hoặc quảrnnặng. Dụng cụ phải tạo xung lực theo phương dọc trục cọc với thời gian tác độngrnnhỏ hơn 1 ms và không gây hư hỏng cục bộ trên đầu cọc.

rnrn

Ghi chú:

rnrn

Nên sử dụng búa cầm tay có phần đầu búa bằngrnchất dẻo với trọng lượng búa khoảng 0,5¸5rnkg.   

rnrn

5.3 Các đầu đo: Gồm 1rnhoặc nhiều đầu đo vận tốc và đầu đo xung lực (không bắt buộc). Trường hợp rnkiểm tra cọc dứơi đài cọc đã thi công cần sử dụng ít nhất 2 đầu đo vận tốc.

rnrn

5.3.1rnĐầu đo vận tốc : Vận tốc có thể được xác định bằng đầu đo gia tốc, đầu đo vậnrntốc hoặc đầu đo chuyển vị. Nếu sử dụng đầu đo gia tốc thì cần tích phân tínrnhiệu để xác định vận tốc. Nếu sử dụng đầu đo chuyển vị thì vận tốc được xácrnđịnh bằng cách vi phân  tín hiệu đo.  

rnrn

5.3.2 Đầu đo lực (không bắt buộc): Đầu đo lực gắn trên dụngrncụ tạo xung phải có khả năng đo xung lực thay đổi theo thời gian. 

rnrn

5.3.3 Tín hiệu đo vận tốc và lực được chuyển về thiết bị thurnvà hiển thị tín hiệu bằng dây dẫn tín hiệu có khả năng chống nhiễu. 

rnrn

5.4. Thiết bị thu và hiển thị tín hiệu: Là thiết bị nhận tínrnhiệu từ các đầu đo, thực hiện một số xử lý ban đầu và hiển thị tín hiệu trênrnmàn hình. Yêu cầu đối với thiết bị này được trình bày từ 5.4.1 đến 5.4.5.

rnrn

5.4.1rnTín hiệu tương tự (analog signal) từ các đầu đo được chuyển đổi sang tín hiệurnsố. Tần số lấy mẫu khi chuyển đổi không nhỏ hơn 30000 Hz.  Tín hiệu ứngrnvới mỗi nhát búa cần được lưu giữ cùng với mã số tín hiệu, thông tin về câyrncọc, hệ số khuyếch đại, thời gian thí nghiệm.

rnrn

5.4.2 Trường hợp cácrnđầu đo gia tốc được sử dụng trong thí nghiệm, tín hiệu cần được hiệu chuẩn vàrntích phân để xác định vận tốc. Bộ phận thu số liệu cũng phải  có khả năngrnchỉnh cho vận tốc về 0 trong khoảng thời gian giữa các nhát búa.

rnrn

5.4.3 Nếu sử dụng đầurnđo xung lực, bộ phận thu số liệu phải có khả năng cân bằng về 0 trong khoảngrnthời gian giữa các nhát búa, hiệu chuẩn và khuyếch đại số liệu đo lực.

rnrn

5.4.4 Bộ phận xử lýrnban đầu phải thực hiện chuẩn hoá tín hiệu lực và vận tốc theo cùng đường congrnứng xử tần số để tránh sự lệch pha tương đối và sự chênh lệch về biên độ.

rnrn

5.4.5rnCác tín hiệu đo vận tốc và lực (nếu có) được hiển thị dưới dạng biểu đồ vận tốcrn- thời gian và lực – thời gian. Cần đảm bảo là thiết bị có khả năng hiển thịrntín hiệu ứng với nhát búa được lựa chọn trong thời gian không ít hơn hơn 30rngiây.

rnrn

6. Xác định số lượng và vị trí cọc thí nghiệm

rnrn

6.1 Số lượng cọc đượcrnkiểm tra bằng phương pháp động biến dạng nhỏ được xác định theo yêu cầu củarnTCXDVN 326:2004. Trường hợp phát hiện tỷ lệ cọc có khuyết tật vượt quá 30% sốrncọc đã kiểm tra thì tăng thêm 50% số cọc thí nghiệm và nếu tỷ lệ cọc có khuyếtrntật vẫn vượt quá 30% số cọc đó thì tiến hành kiểm tra toàn bộ các cọc của côngrntrình.

rnrn

6.2 Tất cả các cọcrnthuộc móng có 1 cọc phải được kiểm tra bằng phương pháp động biến dạng nhỏ nếurnchưa được kiểm tra bằng phương pháp khác. Đối với móng có từ 2 đến 3 cọc, nếurnthí nghiệm phát hiện một cọc có khuyết tật thì kiểm tra các cọc còn lại.

rnrn

6.3 Đối với các móngrncó nhiều cọc, vị trí cọc được thí nghiệm nên được xác định theo tầm quan trọngrncủa cây cọc, tình hình thực tế thi công cọc hoặc lựa chọn một cách ngẫu nhiên.

rnrn

7.rnThí nghiệm ở hiện trường

rnrn

7.1rnChuẩn bị thí nghiệm

rnrn

7.1.1. Đối với cọcrnnhồi hoặc cọc ống có đổ bê tông lấp lòng cọc thì thời gian bắt đầu công tác thírnnghiệm lấy bằng giá trị lớn hơn của:

rnrn

a)                  rn7 ngày,rnkể từ khi kết thúc đổ bê tông;

rnrn

b)        rnThờirngian để cường độ bê tông đạt 75% giá trị thiết kế. 

rnrn

7.1.2 Đầu cọc phải dễrntiếp cận, không được ngập nước, phần bê tông chất lượng thấp trên đầu cọc phảirnđược loại bỏ cho tới lớp bê tông tốt, đất và các phế thải xây dựng trên bề mặtrnđầu cọc phải được tẩy sạch.  

rnrn

7.1.3rnSố lượng tối thiểu các điểm thí nghiệm  trên bề mặt đầu cọc là:

rnrn

a)                  rn1 điểmrnđối với cọc D £ 0,60 m

rnrn

b)                  rn3 điểmrnđối với cọc D > 0,60 m (hình 1)

rnrn

7.1.4 Trên bề mặt đầurncọc cần mài phẳng các vị trí dự kiến đặt đầu đo vận tốc và các vị trí tạo xungrnlực (gõ búa).

rnrn

Ghi chú: Nên dùng dụng cụ cầm tay để mài phẳng các vị trí đo, phạmrnvi mài phẳng quanh mỗi vị trí đo có đường kính khoảng 10 đến 15 cm.

rnrn

rnrn

Hình 1 – Sơ đồ bố trírncác điểm đo

rnrn

7.2.rnLắp đặt thiết bị đo

rnrn

7.2.1 rnViệc lắp đặt đầu đo vận tốc trên đầu cọc phải đảm bảo cho trục của đầu đo songrnsong với trục của cọc. Nên sử dụng vật liệu đệm như sáp, va-dơ-lin, v.v., đểrnđảm bảo sự tiếp xúc giữa đầu đo và bề mặt đầu cọc. Bề dày của lớp vật liệu đệmrncàng mỏng càng tốt. 

rnrn

7.2.2 rnSau khi nối các đầu đo vào bộ phận ghi tín hiệu cần kiểm tra hoạt động củarnthiết bị. Nếu phát hiện thiết bị hoạt động không bình thường thì phải dừng thírnnghiệm.

rnrn

7.3rnĐo sóng

rnrn

7.3.1rnXác định các tham số làm việc cho thiết bị trên cơ sở các đặc tính của cây cọcrnthí nghiệm. Có thể đo thử một vài nhát búa để điều chỉnh các tham số.

rnrn

7.3.2 rnLần lượt tiến hành gõ và đo sóng tại các điểm  đã định trên bề mặt đầurncọc. Búa phải được gõ để tạo ra xung lực theo phương dọc trục cọc. Tại mỗi điểmrncần thực hiện phép đo cho ít nhất 3 nhát búa. 

rnrn

7.3.3rnTrước khi thí nghiệm mỗi cây cọc nên sơ bộ kiểm tra chất lượng tín hiệu. Biểurnđồ vận tốc thu được tại mỗi điểm trên bề mặt đầu cọc phải có dạng tương tự.rnNhững biến đổi bất thường của dạng biểu đồ tín hiệu có thể do hoạt động khôngrnbình thường của thiết bị đo, hư hỏng cục bộ gần bề mặt cây cọc hoặc sai sótrntrong thao tác của người thí nghiệm. 

rnrn

7.3.4rnCùng với việc đo sóng cần thu thập các số liệu hiện trường có liên quan đến cọcrnthí nghiệm, cụ thể là:

rnrn

a)                  rnSố hiệurncây cọc thí nghiệm;

rnrn

b)                  rnĐườngrnkính và chiều dài của cọc theo thiết kế và hoàn công;

rnrn

c)                  rnĐiềurnkiện đất nền;

rnrn

d)                  rnĐườngrnkính và chiều dài ống chống (casing), ống chống tạm hay để lại vĩnh viễn;

rnrn

e)                  rnNgày đổrnbê tông, biểu đồ khối lượng đổ bê tông theo độ sâu, phương pháp đổ bê tông;

rnrn

f)                    rnVị trírntạo xung và vị trí đặt đầu đo vận tốc;

rnrn

g)                  rnCao độrnđầu cọc tại thời điểm thí nghiệm;

rnrn

h)                  rnCác biênrnbản hiện trường theo dõi quá trình thi công cọc.

rnrn

8. Phân tích tín hiệu

rnrn

8.1 Mục đích của phân tích tín hiệu là phát hiện dấu hiệurncủa khuyết tật, xác định vị trí và dự báo mức độ của khuyết tật. Việc phân tíchrncó thể được thực hiện theo phương pháp phản xạ xung, phương pháp ứng xử nhanhrnhoặc phương pháp "tín hiệu phù hợp".

rnrn

8.2 Phân tích theo phương pháp phản xạ xung:  Phươngrnpháp này xác định độ sâu có thay đổi kháng trở trên cơ sở số liệu đo vận tốc ởrnđầu cọc. Thông thường trong thí nghiệm xung biến dạng nhỏ chỉ cần phân tíchrntheo phương pháp này là đủ. Việc phân tích được thực hiện theo các bước từrn8.2.1 đến 8.2.3.

rnrn

8.2.1rnBiểu diễn số liệu đo

rnrn

Sốrnliệu đo được biểu diễn dưới dạng biểu đồ vận tốc – thời gian (hình 2), trong đórntrục tung của biểu đồ là biên độ sóng và trục hoành là trục của thời gian hoặcrnđộ sâu. Khuyếch đại tín hiệu sao cho biên độ sóng phản xạ từ mũi cọc được hiểnrnthị với biên độ tương đương biên độ sóng ban đầu.  Nên áp dụng hệ sốrnkhuyếch đại dạng hàm số mũ với trị tăng theo thời gian. 

rnrn

rnrn

Hình 2 – Biểu đồ vậnrntốc

rnrn

8.2.2 rnXác định biểu đồ sóng đặc trưng

rnrn

Biểurnđồ sóng đặc trưng được xác định từ kết quả thí nghiệm các cọc có cùng đườngrnkính, chiều dài, vật liệu và được hạ trong cùng điều kiện đất nền. Xác địnhrnbiểu đồ sóng đặc trưng theo trình tự sau:

rnrn

a)             rnQuan sátrntất cả các biểu đồ thí nghiệm của các cây cọc đã thí nghiệm, sơ bộ nhận dạngrncác đặc tính chung của biểu đồ sóng. Tham khảo kết quả khảo sát địa chất côngrntrình để đánh giá ảnh hưởng của điều kiện đất nền đối với ứng xử của các cọcrnthí nghiệm; 

rnrn

b)             rnLoại bỏrncác cây cọc có dạng sóng đột biến;

rnrn

c)             rnLấy giárntrị trung bình của số liệu đo của các cây cọc có biểu đồ sóng tương tự. Biểu đồrnsóng trung bình được lấy làm biểu đồ đặc trưng của các cây cọc thírnnghiệm. 

rnrn

8.2.3rnPhân tích số liệu đo

rnrn

Việcrnphân tích số liệu đo được thực hiện cho từng cây cọc thí nghiệm theo trình tựrnsau:

rnrn

a)             rnSo sánhrndạng của biểu đồ sóng vận tốc của mỗi cây cọc với biểu đồ sóng đặc trưng, từ đórnxác định các cây cọc nghi ngờ có khuyết tật thể hiện bởi sóng phản xạ cùngrnhướng với sóng ban đầu trong khoảng độ sâu từ  đầu cọc tới mũi cọc;

rnrn

b)             rnXác địnhrndấu hiệu của phản xạ từ mũi cọc;

rnrn

c)             rnCó thểrnđánh giá cọc không có khuyết tật khi đáp ứng các điều kiện:

rnrn

–                     rnKhôngrnxảy ra thay đổi đột ngột của biên độ sóng cùng hướng với sóng ban đầu  từrncác độ sâu nhỏ hơn độ sâu mũi cọc;

rnrn

–                     rn Sóngrnphản xạ từ mũi cọc được quan sát rõ.

rnrn

d)             rnTrườngrnhợp quan sát thấy sóng phản xạ từ các độ sâu nhỏ hơn chiều dài cọc theo cùngrnhướng với sóng ban đầu và phản xạ từ mũi cọc không quan sát được thì cây cọc córnkhả năng có khuyết tật ở độ sâu:

rnrn

                                   rn                                                                                                                    rn(1)

rnrn

trong đó:  

rnrn

      là khoảng cáchrntừ đầu cọc đến độ sâu phát sinh phản xạ cùng hướng với sóng vận tốc ban đầu, m;

rnrn

    là khoảng thời gian kể từrnkhi xung tác động vào đầu cọc đến khi sóng phản xạ trở lại đầu cọc, s;

rnrn

  là vận tốc truyền sóng trong cọc, m/s,rnxác định theo phương pháp trình bày trong phụ lục B.

rnrn

8.3rnPhân tích theo phương pháp ứng xử nhanh:  Phương pháp này phân tích sốrnliệu đo vận tốc và xung lực theo tần số (xem phụ lục A). Việc phân tích đượcrnthực hiện theo các bước từ 8.3.1 và 8.3.2.

rnrn

8.3.1rnBiểu diễn số liệu đo

rnrn

Kết quả đo được thể hiện dưới dạng biểu đồrnquan hệ giữa độ dẫn nạp,, và tần số dao động, (Hình 3.

rnrn

rnrn

rnrn

Hình 3 – Biểu đồ độrndẫn nạp của cọc

rnrn

8.3.2rnPhân tích số liệu đo

rnrn

Việcrnphân tích số liệu đo được thực hiện cho từng cây cọc thí nghiệm theo trình tựrnsau:

rnrn

a)             rnQuan sátrnbiểu đồ độ dẫn nạp của cọc, xác định các tần số trội cách đều;

rnrn

b)             rnXác địnhrncác tần số ứng với các cực trị nêu trên và ;

rnrn

e)             rnTínhrntoán độ sâu phát sinh sóng phản xạ theo công thức:

rnrn

                                               rn                                                                                                                   rn(2)

rnrn

trongrnđó:  

rnrn

    làrnchênh lệch về tần số giữa 2 tần số trội liên tiếp, Hz;

rnrn

  và  có ý nghĩa nhưrntrong công thức (1).    

rnrn

 8.4 Phân tích theornphương pháp "tín hiệu phù hợp":  Số liệu đo có thể đượcrnphân tích bằng phần mềm theo thuật toán tín hiệu phù hợp để định lượng mức độrnkhuyết tật của cọc (xem phụ lục A).  Cần kết hợp kết quả phân tích bằngrnphương pháp này với các thông tin về thiết kế và thi công cọc và điều kiện đấtrnnền để đánh giá mức độ nguyên vẹn của cọc.

rnrn

9. Báo cáo kết quả thí nghiệm

rnrn

 9.1rnBáo cáo kết quả thí nghiệm cần cung cấp thông tin liên quan đến công trình xâyrndựng, phương pháp thí nghiệm, các đặc điểm của cọc thí nghiệm, số liệu đo, đánhrngiá độ nguyên vẹn của cọc và các kiến nghị (nếu có).

rnrn

9.2rnCác thông tin vắn tắt về công trình xây dựng, bao gồm tên của công trình, địarnđiểm xây dựng, qui mô công trình, giải pháp nền móng, điều kiện địa chất côngrntrình, v.v. 

rnrn

9.3rnCác thông tin vắn tắt về thí nghiệm động biến dạng nhỏ, bao gồm nguyên lý củarnphương pháp, thiết bị thí nghiệm, qui trình thí nghiệm và phương pháp đánh giárnsố liệu.

rnrn

9.4.rnCác thông tin về cọc thí nghiệm gồm:

rnrn

a)                  rnSố hiệurncọc thí nghiệm và vị trí cọc trên mặt bằng công trình;

rnrn

b)                  rnĐườngrnkính tiết diện và chiều dài cọc thí nghiệm, cấu tạo cọc, vị trí các mối nốirntrong trường hợp thí nghiệm cọc chế tạo sẵn;

rnrn

c)                  rnCôngrnnghệ thi công cọc;

rnrn

d)                  rnThờirngian thi công cọc: Ngày đổ bê tông (đối với cọc nhồi),  ngày hạ cọc (đốirnvới cọc chế tạo sẵn);

rnrn

e)                  rnQuárntrình thi công cọc, các dấu hiệu bất thường phát hiện được trong quá trình thirncông cọc;

rnrn

f)                    rnThờirngian thí nghiệm kiểm tra cọc bằng phương pháp  động biến dạng nhỏ;

rnrn

g)                  rnKết quảrnthí nghiệm kiểm tra cọc bằng các phương pháp khác (nếu có).

rnrn

9.5 rnSố liệu đo cần được thể hiện dưới dạng biểu đồ vận tốc tại đầu cọc và biểu đồrnxung lực (nếu có).

rnrn

9.6rnKết quả phân tích nên được thể hiện dưới dạng biểu đồ. Nếu phân tích theo tầnrnsố nên thể hiện biểu đồ độ dẫn nạp còn khi phân tích theo phương pháp tín hiệurnphù hợp nên trình bày biểu đồ của kháng trở của cọc.

rnrn

9.7rnKết luận về tình trạng khuyết tật của cọc thí nghiệm cần nêu rõ độ sâu nghi ngờrncó khuyết tật, nhận xét về mức độ khuyết tật và các kiến nghị (nếu có).

rnrn
rnrnrn

Phụ lục A

rnrn

(Thamrnkhảo)

rnrn

Giới thiệu nguyên lý của phương pháp động biến dạng nhỏ

rnrn

A.1 Nguyên lý của phương pháp

rnrn

Khi thírnnghiệm động biến dạng nhỏ,  xung lực do búa đập lên đầu cọc tạo ra sóngrnứng suất lan truyền theo thân cọc xuống phía mũi cọc với vận tốc truyền sóng c,rntrong đó c² = E/rrnlà hàm số của mô-đun đàn hồi cọc, E, và tỷ trọng của vật liệu cọc, r. Trong quá trình lan truyền xuốngrnphía mũi cọc, sự thay đổi của kháng trở trên thân cọc là một trong những nguyênrnnhân chính làm sóng ứng suất phản xạ trở lại đầu cọc. Vì sự biến động của khángrntrở là do những biến động của diện tích tiết diện hoặc biến động của tính chấtrnvật liệu cọc gây ra nên sóng phản hồi ghi nhận được trong quá trình thí nghiệmrnbiến dạng nhỏ mang thông tin về những biến động nêu trên. Như vậy nguyên lý củarnphương pháp thí nghiệm động biến dạng nhỏ là sử dụng lý thuyết truyền sóng ứngrnsuất để phân tích sóng phản xạ đo được khi thí nghiệm, qua đó xác định độ sâurnvà dự báo mức độ khuyết tật của cọc.

rnrn

A.2 Xác định độ sâu và dự báo mức độrnkhuyết tật

rnrn

A.2.1 Nội dung củarnphương pháp phân tích phản hồi xung

rnrn

Hình A.1 mô tả quárntrình truyền sóng trong cây cọc có khuyết tật. Khoảng thời gian kể từ khi búarnđập vào đầu cọc tới khi sóng phản xạ trở lại đầu cọc phụ thuộc vào tốc độrntruyền sóng, c, và độ sâu gặp biến động của kháng trở, x, xácrnđịnh theo quan hệ .rn

rnrn

rnrn

Hình A.1 – Quárntrình truyền sóng trong cọc

rnrn

Trênrnbiểu đồ vận tốc tại đầu cọc có thể xác định được thời gian, t, trong khirnvận tốc truyền sóng trong cọc, c, có thể xác định theo phương pháp củarnphụ lục B. Từ đó có thể xác định độ sâu gặp khuyết tật của cọc theo công thức:

rnrn

                                                                       rn(A.1)

rnrn

Trongrnphương pháp phản hồi xung, mức độ khuyết tật của cọc chỉ có thể được đánh giárnđịnh tính trên cơ sở quan sát biên độ sóng phản xạ. Có thể tham khảo các biểurnđồ thể hiện dạng đặc trưng của vận tốc tại đầu cọc tương ứng với một số điềurnkiện khác nhau của đất nền và cây cọc để nhận dạng khuyết tật (xem phụ lục C).

rnrn

A.2.2 Nội dung củarnphương pháp phân tích ứng xử nhanh

rnrn

Đểrnthực hiện phân tích theo phương pháp ứng xử nhanh cần đồng thời đo xung lực vàrnvận tốc tại đầu cọc. Độ dẫn nạp xác định bằng tỷ số giữa biên độ vậnrntốc và lực theo tần số.

rnrn

Đốirnvới các cây cọc có khuyết tật, trên biểu đồ dẫn nạp quan sát được các cực trịrncách đều. Độ sâu gặp khuyết tật xác định theo điều 8.3 của tiêu chuẩn.

rnrn

Phươngrnpháp phân tích ứng xử nhanh không cho phép dự báo định lượng mức độ khuyết tậtrncủa cọc.  

rnrn

A.2.3 Nội dung củarnphương pháp tín hiệu phù hợp

rnrn

Việcrnđịnh lượng mức độ khuyết tật của cọc có thể được thực hiện theo phương pháprn"tín hiệu phù hợp". Đây là phương pháp số, trong đó ban đầu lực tácrndụng lên đầu cọc cùng với một tập hợp của thông số về nền đất được sử dụng đểrntính toán biểu đồ vận tốc tại đầu cọc. Sau khi so sánh biểu đồ vận tốc tínhrntoán với biểu đồ vận tốc đo được tại đầu cọc, có thể xác định những điều chỉnhrncần thiết đối với mô hình cọc và nền đã giả định ban đầu để áp dụng trong lầnrntính toán tiếp theo. Quá trình điều chỉnh mô hình và tính toán được lặp lại chorntới khi biểu đồ vận tốc tính toán phù hợp với biểu đồ vận tốc đo được. Đánh giárnmức độ khuyết tật được thực hiện trên cơ sở mô hình cọc và nền tạo ra biểu đồrnvận tốc tính toán thoả mãn điều kiện nêu trên. Việc tính toán được thực hiệnrnbằng một số phần mềm như PIWAP, TNOWAVE, PITBP, v.v. Kết quả phân tích có thểrnbiểu diễn dưới dạng tỷ số , trong đó  và  lần lượt là kháng trởrncủa tiết diện cọc bình thường và của tiết diện có khuyết tật. Có thể tham khảornchỉ tiêu phân loại mức độ hư hỏng của cọc trình bày trong bảng A.1.

rnrn

Bảng A.1 – Đánh giárnmức độ hư hỏng của cọc theo hệ số

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rnrn

Khirnsử dụng phương pháp "tín hiệu phù hợp" để dự báo mức độ khuyết tậtrncần lưu ý là độ tin cậy của kết quả phân tích còn thấp do phương pháp này cònrnnhiều hạn chế về thiết bị thí nghiệm, phương pháp đo và thuật toán. Chỉ nênrncoi dự báo mức độ khuyết tật như một trong những thông tin để tham khảo khi xemrnxét đánh giá mức độ khuyết tật của cọc. Đối với trường hợp cọc có đườngrnkính tiết diện lớn cần lưu ý bố trí đầu đo như yêu cầu trong điều 7.1.4 củarntiêu chuẩn này để đảm bảo độ tin cậy của kết quả tính toán.

rnrn
rnrnrn

Phụ lục B

rnrn

(Thamrnkhảo)

rnrn

Xác định vận tốc truyền sóng

rnrn

B.1rnVận tốc truyền sóng dọc trục cọc phụ thuộc và tính chất cơ học của vật liệurncọc. Có thể xác định vận tốc truyền sóng từ thực nghiệm hoặc theo lý thuyết.

rnrn

B.2rnTrường hợp biết chiều dài cọc và xác định được sóng phản xạ từ mũi cọc, vận tốcrntruyền sóng xác định theo công thức:

rnrn

                                                                                                                                rn(B.1)

rnrn

trong đó:

rnrn

 là chiều dài cọc, m;

rnrn

 là khoảng thời gian kể từ khi xung tácrnđộng vào đầu cọc đến khi sóng phản xạ từ mũi trở lại đầu cọc, s;

rnrn

Ghirnchú:

rnrn

Đốirnvới đoạn cọc chế tạo sẵn với chiều dài , có thể xác định vận tốc truyền sóngrntrước khi hạ cọc bằng cách tạo xung lực dọc trục để xác định thời gian , từ đó tính toán   theorncông thức B.1.

rnrn

B.3rnNếu xác định được mô đun đàn hồi, , và dung trọng, , của vật liệu cọc thì có thểrntính toán theo công thức ;

rnrn

B.4rnNếu không đủ điều kiện xác định vận tốc truyền sóng theo phương pháp trình bàyrnở B.2 và B.3, có thể lấy gần đúng  đối với cọc bê tông cốt thép và  đối với cọcrnthép.

rnrn
rnrnrn

Phụ lục C

rnrn

(Thamrnkhảo)

rnrn

Một số dạng điển hình biểu đồ vận tốc

rnrn

Dạng của biểu đồ vậnrntốc phụ thuộc vào sức kháng của đất nền và sự thay đổi của kháng trở dọc theornthân cọc. Trong phụ lục này trình bày một số dạng biểu đồ vận tốc tiêu biểu ứngrnvới các trường hợp cây cọc như sau:

rnrn

1.                  rnCọcrnkhông có khuyết tật (hình C.1);

rnrn

2.                  rnCọc córnkháng trở đột ngột giảm gần đầu cọc (hình C.2);

rnrn

3.                  rnCọc córnkháng trở đột ngột giảm dưới sâu (hình C.3);

rnrn

4.                  rnCọc có khángrntrở đột ngột tăng dưới sâu (hình C.4).

rnrn

Trong mỗi trường hợp của cọc, mức độ biếnrnđộng của kháng trở cũng như sức kháng của đất nền được tăng dần từ mức độ thấprnđến mức độ cao. ảnh hưởng của mức độ biến động kháng trở và sức kháng của đấtrnnền đối với biểu đồ vận tốc như sau:

rnrn

Trong cùng điều kiện về đất nền, mức độ biếnrnđộng của kháng trở trong cọc càng cao thì biên độ của sóng phản xạ càng lớn;

rnrn

1. Trong cùng điều kiện về mức độ biến độngrncủa kháng trở, sức kháng của đất nền càng cao thì biên độ của sóng phản xạ càngrnnhỏ.

rnrn
rnrnrn

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rnrn

Hình C.1 – Biểu đồrnvận tốc của cọc không có khuyết tật

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rnrn

Hình C.2 – Biểu đồ vận tốc của cọc córnkháng trở giảm đột ngột gần đầu cäc

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rnrn

Hình C.3 – Biểu đồ vận tốc của cọc có khángrntrở giảm đột ngột dưới sâu

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rnrn
rnrnrn

rnrn

Phụ lục D

rnrn

(Thamrnkhảo)

rnrn

Một số thiết bị thí nghiệm động biến dạng nhỏ

rnrn

hiện nay đang sử dụng ở Việt Nam

rnrn

Tính năng của một sốrnthiết bị chuyên dùng cho thí nghiệm kiểm tra khuyết tật của cọc bằng phươngrnpháp động biến dạng nhỏ hiện nay đang được sử dụng ở Việt Nam được tóm tắtrntrong bảng D.1.

rnrn

Bảng. D.1 Một sốrnthiết bị thí nghiệm chuyên dùng hiện đang được sử dụng ở Việt Nam

rnrn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rn

rnrn

rnrn

rnrn

rnrn