锚杆无损检测.ppt

锚杆无损检测1.锚杆锚固质量无损检测原理(1) 杆长检测原理(2) 注浆密实度检测原理研究意义研究意义对于锚杆锚固系统，主要缺陷主要有：锚杆锚固质量锚固力锚固状态a锚固段长度b自由段长度c密实度d施工缺陷等 1)筋材本身缺陷 2)胶结体缺陷 3)胶结体与筋材、围岩的粘结不好 所以，锚杆的质量检测对评价锚固质量是必不可少的1)对锚杆荷载变化进行长期或短期观测,可采用按机械、液压、振动、电气和光弹原理制作的各种不同类型的测力计 但这些测力计一般需要预埋,受电磁场干扰大,在潮湿、温差大的条件下灵敏度大大降低更不能适应在偏载和爆破震动、坍落岩石的冲击下长期正常工作 研究现状研究现状传统的锚杆锚固质量的检测,主要有两种:2)对锚杆进行抗拔试验，通过抗拔试验得到荷载-位移曲线来确定锚杆的抗拔承载力，并间接分析锚杆的锚固质量这种方法的缺陷是：a.它是一种破坏性的检测方法；b.抽检的样本数十分有限，难免以偏概全；c.不能对锚杆的锚固质量作充分的肯定；d.不能检测锚杆的实际长度  鉴于上述原因，无损探伤技术进入了锚固质量检测系统，形成了锚杆质量无损检测技术，其主要包括声波反射法和应力波反射法，同时还有在此基础上发展起来的弹性应力波法、小应变法、动测法、声频应力波法、超声导波法等。

在锚杆无损检测的理论和工程应用方面有许多单位和个人做了大量的研究工作，极大的推动了我国岩土锚固工程和工程质量无损检测技术的发展，但是锚杆无损检测是一项很复杂的系统工程，无论在理论上还是实践中都还存在很多的问题需要继续研究(一)声波反射法声波反射法检测锚杆长度的理论依据是波在杆中传播的运动学特性；检测砂浆饱和度的理论依据是波在杆中传播的动力学特性 具体做法是在锚杆顶端施加一瞬态激振力，由布设在锚杆顶端的一个传感器接收反射信号，通过对所接收的反射信号进行时域、频域分析，以获得锚杆的有效锚固长度、砂浆饱和度、工作荷载、极限承载能力等参数，并据此对锚杆的锚固质量进行评价二)应力波反射法 应力波反射法锚杆检测技术源自于建筑桩基低应变检测法，其基本原理是一维波动理论，将锚杆及其握裹砂浆视为一维弹性杆件，在锚杆端部激发应力波，应力波沿锚杆向下传播，遇到波阻抗发生变化的界面产生反射波，安装在锚杆端部的探头接收到此反射波，通过分析此反射波的性质来推断锚杆的长度和空浆、欠密实等缺陷 2.声波反射法应用的基本规定 1锚杆杆体声波纵波速度宜大于围岩和粘结物的声波纵波速度； 3施工方应提供详细的锚杆连接资料；2锚杆杆体直径宜均匀，且不小于14mm； 6锚杆记录编号应与锚杆图纸编号一致。

5锚杆外露端面应平整，便于激振器激振和接收传感器的安装，且保证激振信号和接收信号的质量 4锚杆端头应外露，外露杆体应与内锚杆体呈直线 3.检测数据分析与判定(1)锚杆杆体长度计算1）锚杆杆底反射信号识别2）杆底反射波与杆端入射首波波峰间的时间差即为杆底反射时差 3）时间域杆体长度应按 (3)缺陷判断及缺陷位置计算应符合下列要求：1）时间域缺陷反射波信号到达时间应小于杆底反射时间；2）频率域缺陷频差值应大于杆底频差值；3）锚杆缺陷反射信号识别可采用时域反射波法、幅频域频差法等；4）缺陷反射波信号与杆端入射首波信号的时间差即为缺陷反射时差；5）缺陷位置应按(3-1)式计算：呈单峰形态，或可见微弱的杆底谐振峰，其相邻频差呈单峰或不对称的双峰形态，或可见较弱的谐振峰，其相邻频差呈不对称多峰形态，可见谐振峰，其相邻频差呈多峰形态，杆底谐振峰明显、连续，或相邻频差质量等级波形特征时域信号特征 幅频信号特征密实度DA波形规则，呈指数快速衰减，持续时间短2L/Cm 时刻前无缺陷反射波，杆底反射波信号微弱或没有B波形较规则，呈较快速衰减，持续时间较短2L/Cm 时刻前有较弱的缺陷反射波，或可见较清晰的杆底反射波90%-80%C波形欠规则，呈逐步衰减或间歇衰减趋势形态，持续时间较长2L/Cm 时刻前可见明显的缺陷反射波或清晰的杆底反射波，但无杆底多次反射波80%-75%D波形不规则，呈慢速衰减或间歇增强后衰减形态，持续时间长2L/Cm 时刻前可见明显的缺陷反射波及多次反射波，或清晰的、多次杆底反射波信号<75%锚固密实度评判二、应力反射波法1.理论基础 应力波反射法锚杆检测技术源自于建筑桩基低应变检测法，其基本原理是一维波动理论，将锚杆及其握裹砂浆视为一维弹性杆件，在锚杆端部激发应力波，应力波沿锚杆向下传播，遇到波阻抗发生变化的界面产生反射波，安装在锚杆端部的探头接收到此反射波，通过分析此反射波的性质来推断锚杆的长度和空浆、欠密实等缺陷。

 初步判断锚杆缺陷包括长度短缺、空浆、不密实锚杆注浆密实度好，波形就规则、频率相对较高、振幅较小，衰减快且有规律由波动理论方程可知，当应力波从正常的锚杆部位传到空浆部位，波阻抗相对变小，其反射系数为负值，空浆部位的反射波和人射波相位相反，锚杆底部如和岩体接触的不紧密，底部反射会明显且和人射波相位相反应力波传播到不密实部位通常表现为波幅的突然衰减应力波反射法就是在实测波形中找出不符合衰减规律的波，如相对前后波幅突然增大或减小的波，结合仪器给定的其他参数，综合判断锚杆质量2．工作原理在锚杆杆体外端施加一瞬态激振，弹性波沿杆体钢筋以管道波形式传播，到达钢筋底端后反射，在杆体外端可接收此反射波 如果钢筋外密实、饱满地由水泥砂浆握裹，砂浆又与周围岩体粘结，则应力波在传播过程中，不断从钢筋通过水泥砂浆向岩体扩散，能量损失很大，在杆体外端测得的反射波振幅很小，甚至测不到；如果无砂浆握裹，仅是一根空杆，则应力波仅在钢筋中传播，能量损失不大，接受到的反射波振幅则较大；如果握裹砂浆不密实，中间有空洞或缺失，测得到的反射波振幅的大小介于前二者之间对于底端自由的锚杆，接收到的锚杆底端反射波与入射波同相；对于被锚固剂锚固的锚杆，当应力波传播到锚固段的上界面时，就要发生反射，反射波与初始波反相；同理，锚固段下界面的反射波与入射波同相。

一般来说，当锚杆底端与坚硬岩石粘结时，可近似认为波阻抗增大，反射波与入射波相位相反；当锚杆底端未充分粘结时，可认为波阻抗减小，反射波与入射波同相因此，根据反射波相位特征，可以分析反射部位阻抗变化的特征及锚杆实际锚固情况 表 5 锚固质量评价不合格75%>0.6多处不密实或空浆波形不规则，底部有较强的反射波底部反射波提前（锚杆欠长）或有多处较强的反射波不合格合格75%~80%0.4~0.6局部不密实或空浆波形欠规则，有底部反射波和较强的局部反射波合格合格80%~90%0.2~0.4局部欠密实波形较规则，有底部反射波和局部有较弱的反射波良合格90%<0.2密实波形规则，只有微弱的 底部反射波或没有地步反射波优判定指标 百分比锚杆锚固质量 等级长度指标灌浆饱满度 锚固 状态 波形特征质量分类第1根锚杆局部存在砂浆灌注不密实情况，锚固等级应为一般第4根锚杆锚固长度未达到要求，也属不合格根据锚杆锚固等级判定标准可知，第2、3、5根锚杆波形清晰，底部无明显反射，是砂浆灌注得非常好的锚杆，锚固等级应为优良锚杆无损检测示意图发射装置功率放大器随机信号发生器锚杆应力波传感器滤波器前置放大器A/D转换器计算机锚杆检测示意图。