論錨桿的檢測

1、論錨桿的檢測（四川升拓檢測技術(shù)有限責任公司 610045 2015.07.01 SCIT-X）相關(guān)檢測內(nèi)容：錨桿檢測，錨桿質(zhì)量檢測，錨桿檢測技術(shù)，錨桿的檢測，錨桿測試錨桿檢測：埋入長度-反射法錨桿檢測：錨固力-等效質(zhì)量法錨桿檢測：灌漿密實度-單面反射法錨桿常運用于交通、水利、煤礦等行業(yè)的邊坡、隧道、礦洞加固支護。其工藝是通過打入土體錨桿并且注漿加強土體的連接，坡面用鋼筋網(wǎng)片加噴射細石混凝土護壁，保證基坑邊坡土體穩(wěn)定。因其屬于隱蔽工程，若施工中出現(xiàn)張力不足、灌漿不密實，甚至長度不夠時，會直接降低邊坡穩(wěn)定性，導致重大經(jīng)濟損失。升拓檢測基于沖擊彈性波檢測理論，與國內(nèi)外相關(guān)機構(gòu)合作開發(fā)了一整套針對巖錨

2、質(zhì)量的解決方案和技術(shù)體系。該方案基于無損檢測技術(shù)，具有測試效率高、可靠性好、對巖錨無損傷等特點，可以大大地提高巖錨施工的質(zhì)量保證度。該技術(shù)體系的檢測內(nèi)容主要包括：1) 錨桿（全長粘結(jié)型）灌漿密實度2) 錨桿及錨索長度目前，對于錨桿，采用沖擊彈性波的檢測方法是最為普遍的：1) 基于沖擊彈性波反射特性；2) 基于沖擊彈性波衰減特性；一般來說，基于反射特性的檢測方法可以檢測錨桿長度和整個長度范圍內(nèi)的灌漿缺陷，測試范圍大。而基于衰減特性的方法則只能測試測試錨頭附近，或者短錨桿的灌漿缺陷。2、 錨桿長度及灌漿密實度檢測原理2.1錨桿長度測試在錨桿中間的某處的灌漿出現(xiàn)根據(jù)不密實現(xiàn)象時，相當于出現(xiàn)材料的不連

3、續(xù)性。這種不連續(xù)性可以用機械阻抗來表示。（一般用來表示材料的機械阻抗，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：入射波反射波透過波圖2-1-1變化的機械阻抗面發(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： (2-1-1)透過波： (2-1-2)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

4、-1-3)振幅透過率： (2-1-4)彈性波的反射和透過具有如下性質(zhì)。(1) 媒介的機械阻抗相同（），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) 在機械阻抗減少（）時，反射波和入射波符號相同（相位相同）。當錨桿的先端是土層和松散巖體、混凝土時，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。充填良好：激振信號呈指數(shù)快速衰減，持續(xù)時間短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圖 2-12 基于

5、能量衰減特性的原理2.2基于反射特性的灌漿密實度測試方法為了在提高測試精度的同時兼顧測試效率，因此我們采用了基于沖擊彈性波的兩種方法進行測試。具體請參考表Error! No text of specified style in document.-21。灌漿缺陷處圖 2-21 錨桿灌漿不密實示意圖表Error! No text of specified style in document.-21 錨桿灌漿密實度測試項目一覽表測試方案方案簡介備注基于反射特性在錨桿露出端上激振與受信，根據(jù)反射信號的位置和強度來測試灌漿密實度理論上可測試整個錨桿的灌漿密實度，并能夠進行缺陷定位基于振動衰減特性在錨桿

6、露出端上激振與受信，根據(jù)殘留振動的衰減特性來測試灌漿密實度可測試露出端部附近的灌漿密實度圖 2-22 錨桿灌漿質(zhì)量無損檢測示意圖充填良好：1） 桿底反射信號微弱2） 之前無明顯反射激振信號桿底反射信號充填不良：1） 桿底反射信號明顯2） 之前有明顯反射激振信號桿底反射信號缺陷反射信號圖 2-23 基于反射特性的原理2) 基本理論基礎(chǔ)：中間有不同夾層的情況當一種材料中夾有另一種材料，例如在錨桿中有局部灌漿不密實的場合，在媒介1（）和媒介2（）的兩個交界處均會產(chǎn)生的透過和反射，如下式所示。當入射波是調(diào)諧波時， (2-2-1)其中，：振幅的透過率（絕對值）：媒介-2中的波數(shù)：媒介-2的長度媒質(zhì)-1媒

7、質(zhì)-1媒質(zhì)-2入射波反射波透過波灌漿缺陷圖2-2-6介入不同的媒介時彈性波的反射同樣，可以得到振幅反射率的絕對值： (2-2-2)因此，在有不同媒介介入的場合下，(1) 反射（通過）率與頻率相關(guān)，通常高頻波容易反射。(2) 在特定的頻率下,即也就是時反射波消失。通常，錨桿的P波波速約為5.15.2km/s，若激振信號的頻率為5KH時，對長度為0.5、1、1.5米左右的灌漿缺陷就會難以檢測。3) 基本理論基礎(chǔ)：反射能量如前所述，根據(jù)桿底反射信號的強弱也可以判斷錨桿灌漿質(zhì)量的好壞。而桿底反射信號的強弱可以用下式表示：其中，：桿底反射信號的振幅、：基準點的振幅 ：因幾何衰減造成的振幅比 ：因材料粘性

8、衰減造成的振幅比 ：因反射衰減造成的振幅比其中，幾何衰減和反射衰減是最主要的能量衰減。(1) 幾何衰減（又叫擴散衰減）：激發(fā)的彈性波伴隨傳播距離的增加，前鋒波面增大，單位面積的能量減小。在灌漿密實的錨桿中，彈性波沿著錨桿與灌漿料的接觸面向四周逸散，因此其振幅與傳播距離接近反比關(guān)系。另一方面，如果灌漿質(zhì)量不好，彈性波無法從空腔部分向四周逸散，因此衰減較小；(2) 反射衰減：如前所述，桿底的反射與其前端的巖體的力學特性，以及與巖體的粘結(jié)程度有很大的關(guān)系。當然，巖體約堅硬，越小。2.3基于振動衰減特性的灌漿密實度測試方法在錨桿頂端激振后，會在錨桿上誘發(fā)振動。根據(jù)振動的特性，也可以推斷錨桿（特別是錨頭附件）的灌漿質(zhì)量。將錨桿有關(guān)的振動部分簡化成一個振動系統(tǒng)后，其力學模型如下圖所示。在錨桿頂部作用一個沖擊力后，系統(tǒng)將產(chǎn)生自由衰減振動（即殘留振動）。圖2-3-1 振動分析模型當沖擊時間較短時，可以把沖擊力簡化為一脈沖信號，其沖擊力隨時間的積分可以表示為：圖2-3-2 脈沖信號簡化圖其