文档介绍：锚杆长度检测技术
摘要:由于施工质量的问题,锚杆长度不够也是一个普遍的问题;目前,对于锚杆,采用冲击弹性波的检测方法最为普遍。
关键词:锚杆长度;冲击弹性波;锚杆质量
锚杆长度测试方法和原理
在锚杆中间的某处的灌浆出现根据不密实现象时,相当于出现材料的不连续性。这种不连续性可以用机械阻抗来表示。(一般用来表示材料的机械阻抗,,这里的是断面截面积))发生变化的边界面上,传播的弹性波会产生波的反射和透过。
基本理论基础:两种不同媒介垂直入射
反射波↓
入射波↓
这是最简单的一种情况,例如在锚杆的底部,锚杆与周围岩体之间就存在较大的阻抗差。此时,激振产生的弹性波的反射可以分析如下:
透过波↓
变化的机械阻抗面发生的反射和通过
这里,,表示单元1的粒子的运动速度(入射和反射),表示单元2的粒子的运动速度。在界面上产生弹性波的反射以及通过,可以表示如下:
反射波: (2-2-1)
透过波: (2-2-2)
此外,反射波和透过波的大小用振幅率来表示。
振幅反射率: (2-2-3)
振幅透过率: (2-2-4)
弹性波的反射和透过具有如下性质。
媒介的机械阻抗相同(),那么就算材料不同,也不会产生波动;
两种媒介的机械阻抗相差越大,反射率也越大。对于锚杆检测而言,锚杆的先端是软弱土层时,其反射信号则要比先端是坚硬岩石时更为明显;
在机械阻抗减少()时,反射波和入射波符号相同(相位相同)。当锚杆的先端是土层和松散岩体、混凝土时,其反射信号与激振信号同向,而在先端是坚硬岩石,其反射信号有可能与入射信号反向。
激振信号
杆底反射信号
充填不良:激振信号不规则,衰减慢,持续时间长
激振信号
杆底反射信号
充填良好:激振信号呈指数快速衰减,持续时间短
基于能量衰减特性的原理
测试对象
锚杆分为很多类,可以根据预应力的有无、应用对象、锚固机理、锚固方式构造特点等划分。在两个规范中,对非粘结型锚杆的测试内容有微妙的区别。
锚杆无损检测测试对象比较
锚杆类型
住建规程
水电规程
全长粘结型
长度、灌浆密实度
长度、灌浆密实度
非粘结型
长度
未明确
锚杆长度的测试方法及波速取值
两个规范对锚杆长度的测试方法及波速取值的要求基本相同,均采用反射法测试,即:
(2-3-1)
其中,:同类锚杆的波速平均值;
:杆底反射波旅行时间。
当锚杆较短,杆底反射信号的起始点不易分辨时,可以采用频谱分析的方法。但是,对于较长的锚杆,其激振与反射信号类似于下图A。
脉冲信号
FFT频谱
单纯脉冲信号的特性
脉冲波特性
全体信号特性
固有周期
振幅
持续时间
往复周期
频谱
往复次数
4
1
4
16
可以看出,FFT频谱呈等差分布,即具有倍频关系,其相邻峰值间隔即为全体信号的频谱()
因此,锚杆的长度即按下式计算:
(2-3-2)
其中,为幅频曲线上杆底相邻谐振峰之间的频差。
值得说明的是,这里的幅频曲线应该是FFT的幅频曲线。该幅频曲线在分析反射信号时,会产生倍频现象,即第2、3、4、…阶的频率分别是基频的2、3、4、…倍。利用倍频现象可以有效地提高对的提取精度。
的说明
锚杆长度测试方法比较
项目
住建规程