土木工程錨桿密實(shí)度檢測

1、土木工程中錨桿密實(shí)度檢測(四川升拓檢測技術(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、大壩體等做為主動加固。然而即使采用新的灌漿工藝和灌漿材料,也會出現(xiàn)無法保證灌漿質(zhì)量的情況。巖土工程錨桿密實(shí)度檢測成為當(dāng)今無損檢測一大重點(diǎn),我公司開發(fā)的灌漿密實(shí)度測試方案綜合了國內(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)到了測試效率和精度的最優(yōu)化。關(guān)鍵詞:土木工程檢測,錨桿灌漿密實(shí)度檢測,錨桿密實(shí)度檢測,定性測試,定位測試在土木工程中,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,對邊坡,隧道,壩體等進(jìn)行主動加固。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)與巖土體形成一個新的復(fù)合體。這個復(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)度檢測成為當(dāng)今無損檢測一大重點(diǎn)。檢測技術(shù)現(xiàn)狀長期以來,研究人員開發(fā)了多種方法。按測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等的檢測方法;2基于電磁

3、波的檢測方法(如電磁雷達(dá);3基于超聲波的檢測方法;4基于沖擊彈性波的檢測方法一般來說,基于放射線的檢測技術(shù)精度較高,但測試設(shè)備復(fù)雜,檢測成本高,難以大范圍檢測。電磁雷達(dá)則受鋼筋影響大,對缺陷不敏感、測試精度低,同時(shí)也無法測試金屬波紋管內(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)用化的針對灌漿密實(shí)度的無損檢測技術(shù)和設(shè)備。我公司開發(fā)的灌漿密實(shí)度測試方案綜合了國內(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)到了測試效率和精度的最優(yōu)化?；诜瓷涮匦缘墓酀{密實(shí)度測試方法為了在提高測試精度的同時(shí)

4、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(jìn)行測試。具體請參考錨桿灌漿密實(shí)度測試項(xiàng)目一覽表。錨桿灌漿不密實(shí)示意圖錨桿灌漿密實(shí)度測試項(xiàng)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(qiáng)度來測試灌漿密實(shí)度理論上可測試整個錨桿的灌漿密實(shí)度,并能夠進(jìn)行缺陷定位基于振動衰減特性在錨桿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(shí)度 可測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)的場合,在媒介1(1111A v z =和媒介2(

5、2222A v z =的兩個交界處均會產(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值R :2T R =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=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,若激振信號的頻率為5KH 時(shí),對長度為0.5、1、1.5米左右的灌漿缺陷就會難以檢測。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?；谡駝铀p特性的灌漿密實(shí)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(xué)模型如下圖所示。在錨桿頂部作用一個沖擊力F 后,系統(tǒng)將產(chǎn)生自由衰減振動(即殘留振動。 振動分析模型當(dāng)沖擊時(shí)間較短時(shí),可以把沖擊力簡化為一脈沖信號,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 升拓資料庫X巖錨檢測 03 走進(jìn)升拓 感受未來 sensing the future F ( = F (t (t dt 0 脈沖信號簡化圖 其中， (t 為德爾塔函數(shù)，具有以下性質(zhì)： (t = 1 : (t = 0 : t = t 在該脈沖信號的沖擊下， 振動系統(tǒng)的響應(yīng) （即為自由振動或殘留振動） 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，