探讨隧道锚杆质量无损检测

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1、探讨隧道锚杆质量无损检测摘要：本文对隧道的锚杆锚固质量进行了无损检测试验研究，并对检测技术进行了探讨。结果表明，作为一种工程质量管理辅助手段，采用应力波对锚杆锚固质量进行无损检测，丰富了隧道围岩锚固质量检测方法，为隧道工程建设提供更好的质量保障。关键词：锚杆；无损检测；声频应力波中图分类号：U45文献标识码：A1检测基本原理1.1工作原理在隧道内锚杆、混凝土砂浆和围岩组成的系统中，密实状态下的锚固剂凝固后，密实度与锚杆杆体的密实度十分相近，在锚杆孔中，其与锚杆杆体紧密握裹，可近似为一个组合杆体。而锚杆与锚固剂的强度明显大于隧道围岩，故完全锚固时可把其组

2、合体近似看作是嵌入围岩的一维杆状体，但实际上有时不能完全锚形成砂浆不连续，此时锚杆的抗拔力下降，这是需要检测的内容。由锚杆端部发射的声频应力波经杆体向锚杆内传播，当遇到存在波阻抗差异的界面（如空洞、锚杆与砂浆等界面）将发生反射、透射或散射。在实际工程中透射波不易测得，但反射波可在其传至锚杆顶端时，通过固定在锚杆顶部的传感器（加速度型或速度型）测得，由于反射波携带锚固系统内的信息，将其放大、滤波和数据处理，识别来自不同部位的反射信息。根据这些反射信息，结合其他工程资料，可判断锚固系统不同部位的锚固质量。超声波锚固系统无损检测原理见图1。1锚固系统无损检测

3、原理示意1.2分析原理应力波法是基于一维杆件的波动理论。根据波在锚杆中传播的一维波动方程及波在上、下界面处质点位移的连续条件和力的平衡条件，得出式中，T为透射系数；R为反射系数;Pl、cl、A1分别为锚杆与锚固剂组合杆体的密度、波速、横截面；波阻抗Z1PlclAl;P2、c2、A2分别为锚杆杆体的密度、波速、横4-K；波阻抗Z2=P2c2A2o可以看出，在杆中截面面积或材料性质发生变化时，入射波将在该截面上发生反射和透射。其反射波和透射波幅值的大小与截面面积和波阻抗相对变化的程度有关。当锚杆、砂浆和围岩浇灌均匀密实时，由于三者之间的波阻抗差异不大，因此

4、有大部分能量透射出去，只有小部分能量反射回来。当砂浆浇灌不均匀、不密实时，则在砂浆中出现空隙，在空隙处呈现出强的波阻抗差异，反射波能量大大增强。通过分析反射波与入射波之间的能量关系，可以判断出锚杆、锚固系统的密实程度。同时，当应力波遇到锚固缺陷时，原有的振动发生变化，表现为在缺陷处产生了相位突变，因此可以通过分析反射波的相位变化位置判断出锚固缺陷的位置。从式（2）可以看出：当锚固系统沿锚杆轴向某处波阻抗Z减小，即PlclAl>P2c2A2,则R〉0，此时反射波相位与入射波相位相同；当锚固系统沿锚杆轴向某处波阻抗Z增大，即PlclAl