錨桿灌漿密實(shí)度測(cè)試技術(shù)基于反射特性的灌漿密實(shí)度測(cè)試技術(shù)

1、錨桿灌漿密實(shí)度測(cè)試技術(shù)（基于反射特性的灌漿密實(shí)度測(cè)試技術(shù)）摘要：錨桿在使用過(guò)程中，常常處于地下水的浸泡中。其銹蝕所造成的危害非常嚴(yán)重，不僅會(huì)造成支護(hù)力損失，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致邊坡垮塌。而錨桿銹蝕的最主要原因在于灌漿不密實(shí)造成的水和空氣的進(jìn)入，因此，其灌漿質(zhì)量直接影響到支護(hù)體系的耐久性和安全。關(guān)鍵詞：錨桿密實(shí)度；沖擊彈性波；灌漿密實(shí)度；注漿飽滿度；填充度；1 測(cè)試方法和原理灌漿缺陷處為了在提高測(cè)試精度的同時(shí)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)參考表1-21。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(jiǎn)介備注基于反射特性在錨桿露出端上激振與受信，根據(jù)

2、反射信號(hào)的位置和強(qiáng)度來(lái)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(lái)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(wú)損檢測(cè)示意圖1） 充填良好：2） 桿底反射信號(hào)微弱1） 之前無(wú)明顯反射激振信號(hào)桿底反射信號(hào)充填不良：1) 桿底反射信號(hào)明顯2) 之前有明顯反射激振信號(hào)桿底反射信號(hào)缺陷反射信號(hào)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（）和媒介2（）的兩個(gè)交界處均會(huì)產(chǎn)生的透過(guò)和反射，如下式所示。當(dāng)入射波是調(diào)諧波時(shí)，其

3、中，：振幅的透過(guò)率（絕對(duì)值）：媒介-2中的波數(shù)：媒介-2的長(zhǎng)度媒質(zhì)-1媒質(zhì)-1媒質(zhì)-2入射波反射波透過(guò)波灌漿缺陷介入不同的媒介時(shí)彈性波的反射同樣，可以得到振幅反射率的絕對(duì)值： 因此，在有不同媒介介入的場(chǎng)合下，(1) 反射（通過(guò)）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(shí)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(hào)的頻率為5KH時(shí)，對(duì)長(zhǎng)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： 其中，：桿底反射信號(hào)的振幅、：基

4、準(zhǔn)點(diǎn)的振幅 ：因幾何衰減造成的振幅比 ：因材料粘性衰減造成的振幅比 ：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(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(wú)法從空腔部分向四周逸散，因此衰減較??；(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，越小。2 灌漿密實(shí)度的測(cè)試方法兩個(gè)規(guī)程對(duì)缺陷位置和灌漿密實(shí)度的測(cè)試方法要求相同

5、。缺陷位置的測(cè)試方法與錨桿長(zhǎng)度的測(cè)試方法完全相同。灌漿密實(shí)度的測(cè)試方法可分為以下3種：1） 波形特征對(duì)比法：即根據(jù)激振波形的衰減、時(shí)域反射特性、頻域（幅頻）反射特征來(lái)將灌漿密實(shí)度分為4類，A、B、C、D（住建）或I、II、III、IV（水電）；2） 有效長(zhǎng)度法：通過(guò)識(shí)別缺陷起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置，進(jìn)而計(jì)算缺陷的長(zhǎng)度和灌漿密實(shí)度。需要指出的是，缺陷的起始位置可以利用時(shí)域信號(hào)識(shí)別或與錨桿長(zhǎng)度類似的頻差的方法確定，但缺陷的終點(diǎn)位置卻很難確定，規(guī)程中也沒(méi)有明確的表述；3） 反射波能量法：根據(jù)桿底反射波的能量占總能量的比例來(lái)估算灌漿密實(shí)度。3 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證與應(yīng)用（錨桿，白鶴灘水電站）應(yīng)客戶要求，對(duì)金沙江白鶴灘水電

6、站交通洞的錨桿長(zhǎng)度、灌漿密實(shí)度進(jìn)行了檢測(cè)。1） 檢測(cè)數(shù)量：7根4.5米長(zhǎng)錨桿；2） 計(jì)算波速：5.18km/s（低碳鋼的理論波速）；測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(cè)試誤差僅為0.6%。4 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證與應(yīng)用（錨桿，成渝客專，2012年4月）我公司與客戶一道，在成渝鐵路客運(yùn)專線的某邊坡上設(shè)置了4根錨桿，實(shí)際長(zhǎng)度也均為9.0m。4根被測(cè)巖錨均埋在一級(jí)邊坡上，巖體為風(fēng)化巖。4根巖錨的埋入方式均是先在巖體打孔（孔徑大概在10cm×10cm左右），然后放入巖錨再灌漿。 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情景測(cè)試結(jié)果表明，平均誤差均在5%之內(nèi)，完全滿足工程需要和規(guī)范

7、要求（詳細(xì)的波形分析請(qǐng)參見(jiàn)巖錨長(zhǎng)度及灌漿密實(shí)度檢測(cè)教程。 典型解析結(jié)果5 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證與應(yīng)用（錨桿，貴州遵畢高速，2012年6月） 該錨桿最大的特點(diǎn)是露出部彎曲，為測(cè)試帶來(lái)很大的困難。因此，激振方法，分析方法均需注意。 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情景及彎曲錨桿端頭 典型解析結(jié)果測(cè)試結(jié)果一覽表錨桿編號(hào)計(jì)算波速(Km/s)測(cè)試長(zhǎng)度 (m)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度（m）相對(duì)誤差備注Mg-15.189.609.0+0.15.49%Mg-25.189.201.10%Mg-35.189.221.32%測(cè)試結(jié)果表明：1） 測(cè)試長(zhǎng)度的精度總體令人滿意；2） 測(cè)試波形振蕩時(shí)間長(zhǎng)，表明彎曲段的影響明顯；3） 測(cè)試長(zhǎng)度略有偏長(zhǎng)，表明實(shí)際波速可能略低于理論值。6 公司測(cè)試設(shè)備的特點(diǎn)巖錨多功能檢測(cè)儀SRB-MATS-S1) 集成度高在本套測(cè)試設(shè)備SRB-MATS中，集成了多種測(cè)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(cè)試精度、客觀性高、測(cè)試盲區(qū)少：其中，采用