土木工程錨桿密實(shí)度檢測(cè)

1、土木工程中錨桿密實(shí)度檢測(cè)(四川升拓檢測(cè)技術(shù)有限責(zé)任公司,四川成都610045摘要:在土木工程中,錨桿應(yīng)用廣泛,如礦山中巷道支護(hù)、邊坡、隧道、大壩體等做為主動(dòng)加固。然而即使采用新的灌漿工藝和灌漿材料,也會(huì)出現(xiàn)無法保證灌漿質(zhì)量的情況。巖土工程錨桿密實(shí)度檢測(cè)成為當(dāng)今無損檢測(cè)一大重點(diǎn),我公司開發(fā)的灌漿密實(shí)度測(cè)試方案綜合了國內(nèi)外以及我們研發(fā)的多種技術(shù),其最大的特點(diǎn)在于既可以快速定性測(cè)試,也能夠?qū)τ袉栴}的管道進(jìn)行缺陷定位,從而達(dá)到了測(cè)試效率和精度的最優(yōu)化。關(guān)鍵詞:土木工程檢測(cè),錨桿灌漿密實(shí)度檢測(cè),錨桿密實(shí)度檢測(cè),定性測(cè)試,定位測(cè)試在土木工程中,錨桿是當(dāng)代地下開采的礦山當(dāng)中巷道支護(hù)的最基本的組成部分,他將巷

2、道的圍巖束縛在一起,使圍巖自身支護(hù)自身?，F(xiàn)在錨桿不僅用于礦山,也用于工程技術(shù)中,對(duì)邊坡,隧道,壩體等進(jìn)行主動(dòng)加固。我國的世紀(jì)工程三峽工程,其大壩施工中使用了大量錨桿(索維護(hù)開挖的邊坡、巖壁。錨桿位于巖土體內(nèi)與巖土體形成一個(gè)新的復(fù)合體。這個(gè)復(fù)合體中的錨桿是解決圍巖體的抗拉能力低的缺點(diǎn)。從而使得巖土體自身的承載能力大大加強(qiáng)。然而常會(huì)在工程建設(shè)中,即使采用新的灌漿工藝和灌漿材料,也出現(xiàn)無法保證灌漿質(zhì)量的情況。巖土工程錨桿密實(shí)度檢測(cè)成為當(dāng)今無損檢測(cè)一大重點(diǎn)。檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀長期以來,研究人員開發(fā)了多種方法。按測(cè)試所采用的媒介來分,大致可以分為:1基于放射線(X光、伽馬射線、銥192等的檢測(cè)方法;2基于電磁

3、波的檢測(cè)方法(如電磁雷達(dá);3基于超聲波的檢測(cè)方法;4基于沖擊彈性波的檢測(cè)方法一般來說,基于放射線的檢測(cè)技術(shù)精度較高,但測(cè)試設(shè)備復(fù)雜,檢測(cè)成本高,難以大范圍檢測(cè)。電磁雷達(dá)則受鋼筋影響大,對(duì)缺陷不敏感、測(cè)試精度低,同時(shí)也無法測(cè)試金屬波紋管內(nèi)的灌漿密實(shí)度。超聲波法和沖擊彈性波法盡管從理論上能夠檢測(cè)灌漿密實(shí)度,但迄今為止尚無簡捷可靠的、實(shí)用化的針對(duì)灌漿密實(shí)度的無損檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備。我公司開發(fā)的灌漿密實(shí)度測(cè)試方案綜合了國內(nèi)外以及我們研發(fā)的多種技術(shù),其最大的特點(diǎn)在于既可以快速定性測(cè)試,也能夠?qū)τ袉栴}的管道進(jìn)行缺陷定位,從而達(dá)到了測(cè)試效率和精度的最優(yōu)化?；诜瓷涮匦缘墓酀{密實(shí)度測(cè)試方法為了在提高測(cè)試精度的同時(shí)

4、兼顧測(cè)試效率,因此我們采用了基于沖擊彈性波的兩種方法進(jìn)行測(cè)試。具體請(qǐng)參考錨桿灌漿密實(shí)度測(cè)試項(xiàng)目一覽表。錨桿灌漿不密實(shí)示意圖錨桿灌漿密實(shí)度測(cè)試項(xiàng)目一覽表測(cè)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(hào)的位置和強(qiáng)度來測(cè)試灌漿密實(shí)度理論上可測(cè)試整個(gè)錨桿的灌漿密實(shí)度,并能夠進(jìn)行缺陷定位基于振動(dòng)衰減特性在錨桿露出端上激振與受信,根據(jù)殘留振動(dòng)的衰減特性來測(cè)試灌漿密實(shí)度 可測(cè)試露出端部附近的灌漿密實(shí)度錨桿灌漿質(zhì)量無損檢測(cè)示意圖 基于反射特性的原理1基本理論基礎(chǔ):中間有不同夾層的情況當(dāng)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(shí)的場(chǎng)合,在媒介1(1111A v z =和媒介2(

5、2222A v z =的兩個(gè)交界處均會(huì)產(chǎn)生的透過和反射,如下式所示。當(dāng)入射波是調(diào)諧波時(shí),(sin (cos 42|22222122222121L k z z L k z z z z A E T +=其中,T :振幅的透過率(絕對(duì)值22/V k =:媒介-2中的波數(shù)L :媒介-2的長度媒質(zhì)-1媒質(zhì)-1 入射波反射波透過波介入不同的媒介時(shí)彈性波的反射同樣,可以得到振幅反射率的絕對(duì)值R :2T R =因此,在有不同媒介介入的場(chǎng)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=n V fL V L L k 2222也就是fnV L 22=時(shí)反射波消失。通常,錨桿的P 波波速

6、約為5.15.2km/s,若激振信號(hào)的頻率為5KH 時(shí),對(duì)長度為0.5、1、1.5米左右的灌漿缺陷就會(huì)難以檢測(cè)。2基本理論基礎(chǔ):反射能量如前所述,根據(jù)桿底反射信號(hào)的強(qiáng)弱也可以判斷錨桿灌漿質(zhì)量的好壞。而桿底反射信號(hào)的強(qiáng)弱可以用下式表示:3210=A A B其中,B A :桿底反射信號(hào)的振幅、0A :基準(zhǔn)點(diǎn)的振幅1:因幾何衰減造成的振幅比2:因材料粘性衰減造成的振幅比3: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(kuò)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(shí)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

7、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(xué)特性,以及與巖體的粘結(jié)程度有很大的關(guān)系。當(dāng)然,巖體約堅(jiān)硬,3越小。基于振動(dòng)衰減特性的灌漿密實(shí)度測(cè)試方法在錨桿頂端激振后,會(huì)在錨桿上誘發(fā)振動(dòng)。根據(jù)振動(dòng)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(dòng)部分簡化成一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)后,其力學(xué)模型如下圖所示。在錨桿頂部作用一個(gè)沖擊力F 后,系統(tǒng)將產(chǎn)生自由衰減振動(dòng)(即殘留振動(dòng)。 振動(dòng)分析模型當(dāng)沖擊時(shí)間較短時(shí),可以把沖擊力簡化為一脈沖信號(hào),其沖擊力隨時(shí)間的積分可以表示為:升拓技術(shù)錨桿密實(shí)度檢測(cè) 升拓資料庫X巖錨檢測(cè) 03 走進(jìn)升拓 感受未來 sensing the future F ( = F (t (t dt 0 脈沖信號(hào)簡化圖 其中， (t 為德爾塔函數(shù)，具有以下性質(zhì)： (t = 1 : (t = 0 : t = t 在該脈沖信號(hào)的沖擊下， 振動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng) （即為自由振動(dòng)或殘留振動(dòng)） 可以表示為： y (t = F (1 h KM 2 e ht sin( 1 h 2 t K /M ； 其中： 為角頻率，