Vị trí suy giảm vận tốc
a. Xác định độ lớn khuyết tật dọc theo thân cọc
Sau khi xác định cọc bị khuyết tật, nếu như cần xác định hình dạng của khuyết tật dùng phương pháp quét xung siêu âm cả hai phía. Nguyên lý của phương pháp này là cố định một đầu đo tại vị trí có khuyết tật, đầu kia di chuyển theo phương đứng để nhận tia quét. Tại từng vị trí đo phải tính được khoảng cách truyền xung siêu âm (khoảng cách giữa hai đầu đo theo đường chéo), kết hợp nhiều mặt cắt và căn cứ vào vận tốc và năng lượng truyền xung để xác định hình dạng khuyết tật.
b.Xác định hình dạng khuyết tật
Với cọc có đường kính D 1000mm và bố trí các cọc siêu âm như dưới đây.
Giả sử trong tất cả đường truyền sóng chỉ xảy ra hiện tượng sụt giảm vận tốc tại một đường truyền, khi đó ta có thể giả thiết diện tích khuyết tật xảy ra trong ¼ diện tích tiết diện cọc.
Tương tự đối với các phương truyền sóng còn lại. Từ đó ta sẽ xác định được diện tích lớn nhất của khuyết tật trong một mặt cắt. Giả thuyết trên sẽ thiên về an toàn trong tính toán sau này.
Hình 2.13: Sơ đồ bố trí ống siêu âm và hình dạng khuyết tật giả định khi một phương truyền sóng có khuyết tật
2.3.2.3. Xác định đặc trưng vật lý của vật liệu tại vị trí khuyết tật
a. Xác định mô dun đàn hồi của vật liệu khuyết tật
Vận tốc truyền sóng trong cọc được xác định theo công thức:
(1 ) (1 )(1 2 ) s E V 2.4
E: Mô đun đàn hồi của vật liệu truyền sóng.
v : Hệ số Poison của vật liệu truyền sóng (v0, 2 đối với bê tông)
: Khối lượng riêng của vật chất mà sóng siêu âm truyền qua
g
Đối với bê tông thường: = 24 KN/m3.
Đối với vị trí khuyết tật, ta giả thiết tb = 21,8 - 23 kN/m3. Vậy : (1 )(1 2 ) 2 (1 ) s E V v 2.5 b. Xác định cường độ vật liệu cọc
Cường độ của vật liệu tại vị trí khuyết tật được xác định chính xác nhất khi ta khoan lấy mẫu vật liệu tại đó để đưa đi thí nghiệm nén. Tuy nhiên, ta có thể xác định một cách tương đối qua vận tốc sóng truyền trong bê tông cọc như sau dựa theo công thức:
fcu = 1,146e0,77Vs (MPa) 2.6
Trong đó: fcu: Cường độ chịu nén đặc trưng của bê tông
Vs: Vận tốc sóng siêu âm truyền trong bê tông cọc (m/s).
Hình 2.14: Quan hệ giữa cường độ chịu nén của bê tông cọc và vận tốc truyền sóng trong cọc [15, tr3]
Ngoài ra, Kissenpfennig và cộng sự (1984) đã chỉ ra rằng cường độ của tín hiệu sóng truyền trong cọc có độ tin cậy cao hơn so với vận tốc sóng khi đánh giá chất lượng cọc. Cường độ sóng được định nghĩa là tổng năng lượng sóng thu được bởi đầu thu (Tích phân diện tích biểu đồ sóng) và có thể được tính theo phương pháp căn tổng bình phương . Khi khảo sát 60 cây cọc khoan nhồi bằng thí nghiệm CSL và thí nghiệm khoan lấy lõi, Kissenpfennig đưa ra quan hệ giữa cường độ chịu nén của vật liệu cọc và cường độ sóng siêu âm như sau:
Hình 2.15: Biểu đồ quan hệ giữa cường độ sóng siêu âm và cường độ chịu nén của bê tông cọc [9, tr 57]