錨桿質量檢測

1、For personal use only in study and research; not for commercial use羇巖土測試理論與方法課程作業(yè)蒅錨桿質量檢測螄錨桿抗拔試驗芀試驗目的蚇根據(jù)試驗目的不同一般可將錨桿抗拔試驗分為基本試驗和驗收試驗。蕆基本試驗的目的是為了確定錨桿的極限承載力， 掌握錨桿抗破壞的安全程度，以便在正式使用錨桿前調整錨桿機構參數(shù)或改進錨桿的制作工藝。袂驗收試驗旨在確定錨桿是否具備足夠的承載力、自由段長度是否滿足要求、錨桿蠕變在規(guī)定范圍內是否穩(wěn)定螀試驗設備莈根據(jù)加載方法的不同，我們采用不同的設備。一般可使用單千斤頂加載法或 雙千斤頂加載法施加荷載。薈單千斤

2、頂加載法使用一個張拉千斤頂和油泵在錨桿外端施加拉力。雙千斤頂 加載法采用兩個液壓千斤頂作為支點，其上架設鋼梁，錨桿通過螺帽和鋼板固定 在鋼梁上構成加載系統(tǒng)施加拉力。當試驗錨桿位于斜坡上或坑壁上時，加載系統(tǒng) 下一般應搭設支架。露出鉆孔外端的錨桿至少用兩個百分表（左右各一個）或撓 度計量測在各個不同拉力下的錨桿位移量。芅圖1錨桿抗拔試驗裝置圖腿試驗方法、流程及結果膈1基本試驗蒞試驗方法過程：1）2）莃采用循環(huán)加荷，初始荷載宜取 A fpik （強度標準值）的0.1倍，每級加荷 增量宜取 A fpik 的 1/101/15;3）4）袃巖層、砂質土、硬粘土中錨桿加荷等級與觀測時間見表1衿表1巖層、砂質

3、土、硬粘土中錨桿基本試驗加荷等級與觀測時間莇加荷增量節(jié)初始荷載蠆-膄-襖-蟻10荿-芆-羂-螅(A fpk)循第環(huán)膀莇10莄-薀-袀30膄-蒃-罿10膆第二循環(huán)裊10蚃20肇30芇40羄30肂20袇10肂第三循環(huán)薂10薈30肆40蒄50羈40莈30腿10莀第四循環(huán)肇10羅30羅50袀60衿50羆30肅10蕿第五循環(huán)肇10膂30羃50艿70裊50薄30莂10羆第八循環(huán)蚃10螁30螀60羇80羅60芁30薁10螅觀測時間/min肅5蝕5羇5105555）淤泥及淤泥質土等軟土中錨桿加荷等級與觀測時間見表2.表2淤泥及淤泥質土中錨桿基本試驗各加荷等級的觀測時間加何增量初始荷載第一級第二級第三級第四級第

4、五級第六級(A fplk)10304050607080觀測時間/min15151530120301206）在每級加荷等級觀測時間內，測讀錨頭位移不應少于 3次7）錨頭位移增量不大于0.1mm時，可施加下一級荷載，否則要延長觀測時間， 直至錨頭位移增量2.0h小于2.0mm時，再施加下一級荷載。8）試驗報告應繪制錨桿荷載一位移（Q-s）曲線、錨桿荷載一彈性位移（Q-se）曲線和錨桿荷載一塑性位移（Q-sp）曲線。見圖2、圖3圖2基本試驗荷載一位移曲線圖3基本試驗荷載一彈性位移、荷載一塑性位移曲線錨桿破壞標準：1）后一級荷載產生的錨頭位移增量達到或超過前一級荷載產生位移增量的2倍。2）錨頭總位移不

5、收斂。3）錨頭總位移超過設計允許位移值。試驗結果：1）基本試驗所得的總彈性位移應超過自由段長度理論彈性伸長的80%,且小于自由段長度與1/2錨固段長度之和的理論彈性伸長。2）錨桿的極限承載力為錨桿破壞前一級荷載的95%。2.驗收試驗試驗方法及過程1）驗收試驗錨桿的數(shù)量不宜少于工程錨桿總數(shù)的5%，且不得少于3根。2）最大試驗荷載為錨桿軸向拉力設計值的1.2倍且不應超過預應力筋Afpik值的0.8倍。3）驗收試驗對錨桿施加荷載與測讀錨頭位移應遵守以下規(guī)定：i. 初始荷載宜取錨桿設計軸向拉力值的 0.1倍；ii. 加荷等級與各等級荷載觀測時間應滿足表 3中的規(guī)定：iii. 每級加荷等級觀測時間內，測

6、讀錨頭位移不應少于3次；iv. 最大試驗荷載觀測15min后，卸荷量測位移；然后加荷至鎖定荷載鎖定。表3驗收試驗錨桿的加荷等級與觀測時間加荷等級Q1=0.10NlQ2=0.25NIQ3=0.50NIQ4=0.75NIQ5=1.00NlQ6=1.20Nl觀測時間/min5551010154）試驗結果繪制成錨桿驗收試驗荷載一位移曲線圖，見圖4圖4驗收試驗荷載一位移曲線錨桿驗收標準：1）驗收試驗所得的總彈性位移應超過自由段長度理論彈性伸長的80%，且小于自由段長度與1/2錨固段長度之和的理論彈性伸長。2) 在最大試驗荷載作用下，錨頭位移趨于穩(wěn)定錨桿小應變動力檢測檢測目的錨桿小應變動力檢測是在錨桿端部

7、激發(fā)應力波， 應力波沿錨桿向下傳播， 遇 到波阻抗發(fā)生變化的界面產生反射波，安裝在錨桿端部的探頭接收到此反射波， 通過分析此反射波的性質來推斷錨桿的長度和空漿、 欠密實等缺陷， 對錨桿進行 結構完整性評價。具體布置見圖 5.圖5 小應變動力檢測布置圖工作原理應力波反射法錨桿檢測技術源自于建筑樁基低應變檢測法， 其基本原理是一 維波動理論， 將錨桿及其握裹砂漿視為一維彈性桿件， 在錨桿桿體外端施加一個 瞬態(tài)激振，當錨桿端頭被激發(fā)應力波后，錨桿端頭的應力波動能為：其中反射波能量：式中： m 為單位質量； v 為錨桿端頭質點振動速度； E 為桿端入射波能量，0 固定激發(fā)方式時可視為常量。如果以桿長作

8、為變量代替時間變量，上式得到： 把反射波能量與入射波能量的比值作為錨桿的應力波能量反射率： 上式表明，當?shù)扔阱^桿長度 L 時，即為錨桿全長范圍內的反射波總動能， 錨桿應力波能量反射率與錨桿注漿密實度存在一定的相關關系。B -干系能量修正系數(shù)，可通過模擬錨桿試驗修正或根據(jù)同類錨桿經驗取 值，若無模擬錨桿試驗數(shù)據(jù)或同類錨桿經驗值，可取B =1彈性波沿桿體鋼筋以管道波形式傳播， 到達鋼筋底端遇到波阻抗界面時會產 生反射和透射應力波，在桿體外端可接收此反射波。設錨桿某段為一分析單元， 則廣義波阻抗：如果鋼筋外砂漿密實飽滿， 砂漿與周圍巖體粘結緊密， 則應力波在傳播過程 中，不斷從鋼筋通過砂漿向巖體擴散

9、， 能量損失很大， 在桿體外端測得的反射波 振幅很??；如果無砂漿包裹，僅是一根空桿，則應力波僅在鋼筋中傳播，能量損 失不大，接受到的反射波振幅則較大；如果砂漿不密實，中間有空洞或缺失，測 得到的反射波振幅的大小則介于前二者之間。 若錨桿中存在注漿不密實段， 則復 合桿件的截面積及波阻抗發(fā)生變化， 在波阻抗差異界面將產生反射應力波， 桿中反射應力波的相對能量強度與注漿密實度差異程度有關；一般密實度越差，反射波的能量越強，衰減越慢；不密實區(qū)段越多，則波阻抗界面越多，反射應力波越 大。對于底端自由的錨桿，接收到的錨桿底端反射波與入射波同相； 對于被錨固 劑錨固的錨桿，當應力波傳播到錨固段的上界面時發(fā)

10、生反射， 反射波與初始波反 相；同理，錨固段下界面的反射波與入射波同相。一般來說，當錨桿底端與堅硬 巖石粘結時，可近似認為波阻抗增大，反射波與入射波相位相反；當錨桿底端未 充分粘結時，可認為波阻抗減小，反射波與入射波同相。因此，根據(jù)反射波相位 特征，可以分析反射部位阻抗變化的特征及錨桿實際錨固情況。當桿的幾何尺寸（注漿密實度）或材料性質（錨桿低端）發(fā)生變化時，亦即 入C、A任一因素發(fā)生變化時，其波阻抗將發(fā)生變化，其變化分界面稱為波阻抗 界面。界面兩側的波阻抗比值 n可表示為：桿的缺陷部位（粘結劑缺失）及桿底端均可視為波阻抗界面。 應力波傳播遇 到這些界面時，會發(fā)生反射和透射。根據(jù)應力波理論，由

11、連續(xù)條件、牛頓第三定 律和波陣面動量守恒條件，在平面波垂直入射時，應力波反射系數(shù)為：若 乙> Z，則Rv> 0,說明反射波與入射波的相位相同，反之則相反。由于波阻抗的變化，應力波在遇到波阻抗界面時，既有反射，又有透射。透 射系數(shù)T可用下式表示：根據(jù)反射波的旅行時間可以計算錨桿長度 （桿底反射波）和缺陷位置（缺陷 反射波），計算公式如下：上式為錨桿錨固體系應力波時域分析的重要依據(jù)。曲線判讀我們首先要在測試信號波形圖上判讀桿體界面反射波的相位與到時，據(jù)此判斷各界面的性質，然后利用波速值求得各界面的深度，進而得出桿體握裹段的長 度。錨桿的注漿飽和度跟錨桿與砂漿、砂漿與圍巖體的接觸以及砂漿

12、的膠結程度 有關。一般情況下，注漿飽和度越好，所測到的波形就越規(guī)則、反射雜波少、頻率 較高且集中，相應的振幅小、衰減快；反之，注漿飽和度差的錨桿，所測到的波 形較復雜，反射雜波較多，頻率較低且分散，振幅大且衰減慢。因此可根據(jù)所測 得的波形信號來推斷錨桿是否存在注漿欠飽和、不飽和或者空腔等不良狀況。并按其反射波的走時計算出注漿的缺陷位置和缺陷長度， 從而計算出錨桿注漿飽和 度：而錨桿質量評價具體分級見表4表4錨桿質量評價質量分類波形特性錨固狀態(tài)灌漿飽滿度長度指標錨桿錨固質量等級判定指標百分比優(yōu)波形規(guī)則，只有較微弱的底部反射波或沒有底部反射波密實<0.2> 90%> 95%合格良

13、波形較規(guī)則，有底部反射波和局 部有較弱的反射波局部欠密實0.20.480%90%> 95%合格合格波形欠規(guī)則，有底部反射波和局 部有較強的反射波局部不密實或空漿0.40.675%80%> 95%合格不合格波形不規(guī)則，底部有較強的反射波或底部反射波提前（錨桿欠長），或有多處較強的反射波多處不密實或空漿>0.6<75%<95%不合格異常解釋當個別樣本反射時間小于底部反射波的到達時間時， 通常是錨桿中間出現(xiàn)缺 損、斷裂，此時反射波在錨桿內出現(xiàn)多次反射， 往往導致我們難以觀測到樁底反 射。當個別樣本波速高出平均值很多時，基本上可以判斷為錨桿長度不足。兩類試驗特點對比錨桿抗

14、拔試驗能夠通過繪制荷載 - 位移曲線得到錨桿的抗拔承載力，并間接 的分析評價錨桿錨固質量。但是它的缺陷也很明顯：1) 首先它是一種破壞性的檢測方法。當拉拔力達到錨桿的設計錨固力時 , 如果實際錨固力在該荷載的附近 , 試驗可能對該錨桿的錨固狀態(tài)產生影 響, 降低其錨固力。2) 抽檢的樣本數(shù)十分有限，難免以偏概全。3) 不能對錨桿的錨固質量作充分的肯定 ( 因當錨固的水泥砂漿長度大于鋼 制錨桿直徑的 40倍或少數(shù)石子卡死錨桿時，即使拉拔到錨桿桿體頸縮也 不會使錨固力喪失，這種假象可能會使測試工作得出錯誤的結論 ) 。4) 不能檢測錨桿的實際長度。錨桿小應變動力檢測則可以避免在檢測錨桿質量的同時損

15、傷圍巖， 相比起錨 桿抗拔試驗，其檢測速度快，費用低，能對錨桿進行大規(guī)模的普查 , 對于錨固質 量優(yōu)良和極差兩種狀態(tài)是能夠清楚分辨的。缺點：該方法同樣難以確定錨桿的長度 , 只能推斷錨桿的相對抗拔力，且對 錨桿注漿密實度的定量判斷有著天生的不足 , 有待理論和實踐的進一步完善。僅供個人用于學習、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen fu r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et la recher