文档介绍：锚杆质量检测
概述
锚杆锚固技术可以合理地调动围岩的自身强度和自稳能力, 具有施工简便, 成本低廉, 安全迅速等显著优点, 引起矿业和岩土工程界的广泛关注, 并且十分迅速地得到大范围的推广应用。锚杆和地下连续墙作为高层建筑的支护结构,其优点是整体性和防渗性好,对周围环境影响不大,对地层条件适应性强等,因而在我国得到了广泛的应用。目前,对于软土内的锚杆已有相应的规范可遵循,对于锚杆锚固质量的两个主要指标是锚固力和锚固状态。锚固力是指锚杆锚固部分与岩体的结合力,锚固力愈大锚杆作用愈可靠,锚固效果愈好,其大小用拉拔试验测试,同一根锚杆测得的最大抗拉拔力即锚固力。锚固状态是指锚杆施工后的锚固段长度、自由段长度、密实度和施工缺陷等,其中由于材料、施工、地质条件等因素的影响,锚固结构系统在施工和使用过程中必然存在许多缺陷,对于锚杆锚固系统,主要缺陷有:1)筋材本身缺陷,如材质不均匀,存在裂缝、孔洞,杆体锈蚀等;2)胶结体缺陷,如砂浆密实度不够,内部有孔洞、裂隙、“蜂窝”等;3)胶结体与筋材、围岩的粘结不好。另外,还包括地质界面、软弱地层对锚固质量的影响。所以,锚杆的质量检测对评价锚固质量是必不可少的。
岩土工程、土木工程中的锚杆锚固, 是在围岩表面按一定距离、方向和深度钻孔, 将锚杆填放在钻孔中然后灌浆固定的一种支护技术。锚杆对围岩起到联结、组合和加固的作用, 它能充分发挥岩土的能量, 调用和提高岩土的自身强度和自稳能力, 大大减轻结构自重, 节约工程材料, 并确保施工安全与工程稳定, 具有显著的经济效益和社会效益, 因而世界各国都大力发展岩土工程锚杆锚固技术。
然而重大工程中如果埋设的锚杆存在缺陷往往具有很大的危险性, 可能会使整座建筑物倒塌, 造成巨大的经济损失。如四川宜宾悬索桥的垮塌正是由于锚索的失效而导致的灾难性后果。为了避免工程事故发生, 延长锚固结构的使用寿命, 提高结构的可靠性、安全性, 需要采用性能优异、准确可靠、方便实用、无损的锚杆锚固质量检测技术来实现。因此, 在锚杆支护的锚固工程中, 对锚杆锚固质量的无损检测研究成为一项十分必要和迫切的任务。
二、研究现状
锚杆锚固质量的声波检测技术的理论问题,可归结为不同边界条件下柱坐标下的波动方程的求解。原理上讲, 在锚杆顶端所接收到的反射信号是施于锚杆顶端的瞬态激振力、锚杆围岩系统自身的振动特性以及传感器特性等因素的综合反映。但在众多因素中, 锚杆围岩系统自身的振动特性是判断锚杆锚固质量优劣的决定性因素。因此, 从理论上研究锚杆锚固系统在各种激振力作用下的振动特性是很重要的。此外, 在运用信号处理手段分析和确定那些突变点或特征点与锚固质量的对应关系时, 无论采用什么手段, 都必须以正确的锚杆体系的理论正演计算为基础。由此可见, 对锚杆锚固体系进行理论正演研究, 对锚杆锚固质量的弹性波检测法的信号测试、处理和解释等有着重要的指导意义。但是, 由于问题的复杂性, 锚杆锚固质量弹性波检测技术的理论研究工作目前进展不大。现行的理论研究工作基本上都是借鉴/ 小应变动力测桩技术0的理论: 将锚杆视作一维弹性杆状体建立数学模型, 考虑到激振力产生的纵波波长比锚杆半径大得多, 因而忽略系统的横向位移, 通过求解包含激振震源作用在内的纵向一维波动方程的
国外研究现状
国外对锚杆锚固质量无损检测的研究工作最早始于1987 年, 瑞典提出用超声波能量损耗的原理来检测锚杆锚固质量, 并于1990 年推出了锚杆质量检测仪。但该检测方法存在检测时要求激发条件非常苛刻、不显示原始检测数据、工作速度极慢等缺点, 一般对4~5 m 长的土层锚杆检测效果较好, 但检测结果也只能
推断锚杆的相对抗拔力, 不能对锚杆锚固质量的完整性进行评价。欧美大地仪器公司推出了锚杆注浆饱满度仪, 将锚杆质量分为4 个级别估计的锚杆性能最佳的为A级, 性能有所降低的为B 级, 性能不良的为C 级, 性能很差或失效的为D 级。这一分级标准由用户根据其各自不同的锚杆类型加以确定。锚杆注浆饱满度仪已被广泛地应用于各种领域。瑞典国家电力局将其用于水电站和水工隧洞, Stock
􀀁holm 城市交通局则用于地铁隧道, LKAB 和Boliden 矿业公司, 以及瑞典和挪威的公路管理部门也使用这种仪器。锚杆注浆饱满度仪探头内有一个压电式传感器,它向锚杆发送纵波和横波。这些波沿着锚杆传播, 波速取决于锚杆周围或端部( 在那里被反射回探头) 的灌浆情况。这时, 探头作为接受器来检测反射波, 并由电子装置对反射波进行分析。对信号进行处理和分析,确定锚杆长度以及岩石和灌浆的整体状况, 测量结果都显示在仪器面板上。
1988 年, H. F. T hurner[ 3] 提出用超声波检测砂浆锚杆锚固质量的方法, 并试