錨桿長度檢測技術(shù).doc

升拓檢測技術(shù)文庫-W-巖錨 錨桿長度檢測技術(shù)摘要：由于施工質(zhì)量的問題，錨桿長度不夠也是一個普遍的問題；目前，對于錨桿，采用沖擊彈性波的檢測方法最為普遍。關(guān)鍵詞：錨桿長度；沖擊彈性波；錨桿質(zhì)量61 錨桿長度測試方法和原理在錨桿中間的某處的灌漿出現(xiàn)根據(jù)不密實現(xiàn)象時，相當(dāng)于出現(xiàn)材料的不連續(xù)性。這種不連續(xù)性可以用機(jī)械阻抗來表示。（一般用來表示材料的機(jī)械阻抗，這里的是斷面截面積）發(fā)生變化的邊界面上，傳播的彈性波會產(chǎn)生波的反射和透過。1) 基本理論基礎(chǔ)：兩種不同媒介垂直入射反射波入射波這是最簡單的一種情況，例如在錨桿的底部，錨桿與周圍巖體之間就存在較大的阻抗差。此時，激振產(chǎn)生的彈性波的反射可以分析如下：透過波變化的機(jī)械阻抗面發(fā)生的反射和通過 這里，表示單元1的粒子的運動速度（入射和反射），表示單元2的粒子的運動速度。在界面上產(chǎn)生彈性波的反射以及通過，可以表示如下：反射波： (2-2-1)透過波： (2-2-2)此外，反射波和透過波的大小用振幅率來表示。振幅反射率： (2-2-3)振幅透過率： (2-2-4)彈性波的反射和透過具有如下性質(zhì)。(1) 媒介的機(jī)械阻抗相同（），那么就算材料不同，也不會產(chǎn)生波動；(2) 兩種媒介的機(jī)械阻抗相差越大，反射率也越大。對于錨桿檢測而言，錨桿的先端是軟弱土層時，其反射信號則要比先端是堅硬巖石時更為明顯；(3) 在機(jī)械阻抗減少（）時，反射波和入射波符號相同（相位相同）。當(dāng)錨桿的先端是土層和松散巖體、混凝土?xí)r，其反射信號與激振信號同向，而在先端是堅硬巖石，其反射信號有可能與入射信號反向。激振信號桿底反射信號充填不良：激振信號不規(guī)則，衰減慢，持續(xù)時間長激振信號桿底反射信號充填良好：激振信號呈指數(shù)快速衰減，持續(xù)時間短基于能量衰減特性的原理2 測試對象錨桿分為很多類，可以根據(jù)預(yù)應(yīng)力的有無、應(yīng)用對象、錨固機(jī)理、錨固方式構(gòu)造特點等劃分。在兩個規(guī)范中，對非粘結(jié)型錨桿的測試內(nèi)容有微妙的區(qū)別。錨桿無損檢測測試對象比較錨桿類型住建規(guī)程水電規(guī)程全長粘結(jié)型長度、灌漿密實度長度、灌漿密實度非粘結(jié)型長度未明確3 錨桿長度的測試方法及波速取值兩個規(guī)范對錨桿長度的測試方法及波速取值的要求基本相同，均采用反射法測試，即： （2-3-1）其中，：同類錨桿的波速平均值；：桿底反射波旅行時間。當(dāng)錨桿較短，桿底反射信號的起始點不易分辨時，可以采用頻譜分析的方法。但是，對于較長的錨桿，其激振與反射信號類似于下圖A。 脈沖信號 FFT頻譜單純脈沖信號的特性脈沖波特性全體信號特性固有周期振幅持續(xù)時間往復(fù)周期頻譜往復(fù)次數(shù)41412.80.07616可以看出，F(xiàn)FT頻譜呈等差分布，即具有倍頻關(guān)系，其相鄰峰值間隔即為全體信號的頻譜（0.076Hz）因此，錨桿的長度即按下式計算： （2-3-2）其中，為幅頻曲線上桿底相鄰諧振峰之間的頻差。值得說明的是，這里的幅頻曲線應(yīng)該是FFT的幅頻曲線。該幅頻曲線在分析反射信號時，會產(chǎn)生倍頻現(xiàn)象，即第2、3、4、階的頻率分別是基頻的2、3、4、倍。利用倍頻現(xiàn)象可以有效地提高對的提取精度。1. 的說明錨桿長度測試方法比較項目住建規(guī)程水電規(guī)程分析方法時域反射波法或幅頻域頻差法以時域分析為主（取多個桿底諧振峰時間差的平均值），輔以頻域分析波速取值有現(xiàn)場模型試驗或類似工程參考時，優(yōu)先選用同類錨桿（類似工程或模擬試驗）的波速平均值波速取值在無模型試驗值或類似工程參考時1.當(dāng)錨桿密實度小于30%時，取桿體波速平均值；2.此外則取桿系波速的平均值。1.當(dāng)錨桿密實度小于30%時，取桿體波速；2.密實度在30-75%時，取桿體與桿系波速的平均值；3.此外則取桿系波速。 其中，波速取值對錨桿長度的測試結(jié)果的影響非常大。在不同的灌漿、巖體條件下，錨桿波速的范圍很大，可在3800-5200m/s。因此在兩個規(guī)程中，均建議采用現(xiàn)場模擬試驗的方法。需要強(qiáng)調(diào)的是，室內(nèi)錨桿模擬試驗時，由于邊界條件的影響，測試得到的錨桿波速與實際巖體值可能有較大的差別，因此水電規(guī)程中明確指出需要用現(xiàn)場模擬試驗。4 基礎(chǔ)模型試驗（空置錨桿）對長度為0.5、1.0、2.0、3.5、和5.5m的空置錨桿（25、30）進(jìn)行了檢測：1） 激振：分別采用激振錐（導(dǎo)向器）、錘擊、激震錐激震；2） 計算波速：5.18km/s（低碳鋼的理論波速）；3） 計算模式：采用自動解析模式?？梢钥闯?，1） 利用激振錐的測試結(jié)果的平均誤差均在0.5%以下，精度最高；2） 10的激振錘對長錨桿的測試結(jié)果稍微偏短；3） 超磁激振器的激振力度（電壓）對長錨桿測試結(jié)果的影響較大。激震錐測試結(jié)果曲線圖超磁激震測試結(jié)果曲線圖激震錘(10)測試結(jié)果曲線圖短錨解析波形（實際為0.5m測得結(jié)果0.497m）中長錨解析波形（實際為5.5m測得結(jié)果5.574m）5 現(xiàn)場驗證與應(yīng)用（錨桿，白鶴灘水電站）應(yīng)客戶要求，對金沙江白鶴灘水電站交通洞的錨桿長度、灌漿密實度進(jìn)行了檢測。1） 檢測數(shù)量：7根4.5米長錨桿；2） 計算波速：5.18km/s（低碳鋼的理論波速）；測試現(xiàn)場測試波形（4.5m）解析波形（解析結(jié)果為4.477m）根據(jù)業(yè)監(jiān)理方的共同確認(rèn)，平均測試誤差僅為0.6%。6 公司測試設(shè)備的特點巖錨多功能檢測儀SRB-MATS-S1) 集成度高在本套測試設(shè)備SRB-MATS中，集成了多種測試技術(shù)，可相互補(bǔ)充、印證，而且具有豐富的圖形處理和快速成像機(jī)能；2) 測試精度、客觀性高、測試盲區(qū)少：其中，采