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1、应力波反射法在锚杆锚固状态无损检测中的应用（薛开文，王志勇）摘要：锚杆支护是地下工程和边坡支护的重要手段,握裹锚杆的水泥砂浆的灌注饱满与否,是锚杆能否按设计要求起作用的重要指标。本文从应力波的传播的特征开始，应力波在遇到波阻抗差异界面时发生反射，对反射波进行综合分析并评价锚杆支护施工质量。关键词：锚杆；无损检测；应力波反射法Abstract:Boltshoresisanimportantwaytoundergrand-engineeringandslopesupport,Wrappingthecementsandofbindthebol
2、tofinfusefullornot,isimportantindexthattheboltworksinthedesignrequest,Thispaperisbeginningofthecharacteristicofstresswave,stresswaveshouldtakeplacethereflactionwhilemeetingadifferenceresistanceinterface,wecanevaluationbolttoprotecttheconstructionquantityfromthecomprehens
3、iveanalysisofwavereflaction.Keywords:bolt;nondestructivetesting;stresswavereflection;１前言在水利水电工程、城市建设、公路铁路建设等工程中，大量的采用喷锚支护技术，锚杆的施工质量直接影响着洞室或边坡的安全稳定。锚杆的施工属于隐蔽工程，锚杆的有效长度、砂浆的密实度及砂浆的灌注缺陷越来越受到工程技术人员的关注。锚杆结构状态的检测主要有两方面，一是为检测杆体部分结构，如全锚锚杆杆体握裹状况检测等，二是杆端与介质层的藕合状况评价，尤其是对端锚锚杆，因其端部藕合状
4、况的检测对判定施工质量至关重要。利用高频应力波在杆体中的传播特性，可以判定杆体结构状况，确定锚杆握裹段长度、深度；同时，对同类型和同施工条件下的一批锚杆，利用端底反射波的相对衰减状况来评价杆体端部的藕合状况。针。杆抗y 对某水电地下厂房上下挡墙的几百根锚杆，运用高频应力波反射法进行无损检测，并对
5、锚杆的施工质量进行评价。２锚固状态检测回顾 在锚喷支护设计中,通常采用拉拔试验来确定锚杆与岩土介质的界面粘结强度。实际上,拉拔工况下锚杆的界面剪应力并非沿杆长均匀分布,而是近似服从负指数分布,即由峰值强度只经历很短的一段杆长就衰减到零。这说明假定条件与实际情况相差较远,计算误差将随试验锚杆长度的增加而增加。而且拉拔试验破坏性大，只能用来抽检，对施工质量控制的评价不全面。近几十年发展起来的无损检测技术是多学科紧密结合的高技术产物。现代材料科学和应用物理学的发展为无损检测技术奠定了理论基础,现代电子技术和计算机科学的发展为无损检测技术提供
6、了现代化的测试工具,同时,现代土木工程中迅速发展的新设计、新材料、新工艺又对无损检测技术不断地提出新的更高的要求,起着积极的促进作用。二十世纪80年代以来,超声法被逐渐应用于锚固工程的质量检测中。瑞典曾研究利用超声波技术来检测砂浆锚杆的锚固状态,并推出超声波反射法检测砂浆锚杆的锚固状态的商品化检测仪器,但该方法因存在激发条件苛刻和衰减快等缺点而未得到阿广泛应用；90年代,美国矿业管理局开发出能检测锚杆应变和长度的超声波仪器,但它无法评价锚杆的施工质量。超声波方法的缺陷是衰减过快,对于长锚杆的检测是无能为力的,且激发条件苛刻又不能作出定量
7、化评价。为了得到比较好的超声波信号,锚头必须磨平,故现场不适用。90年代末郭世明等从应力波理论出发对锚杆长、注浆饱和度的检测进行了初步探讨。目前国内锚杆无损检测大多是采用应力力波反射法进行检测，这种方法能够很好的全面的对锚杆的锚固质量做出评价。３应力波反射法检测原理及参数选择3.1检测原理当工程锚杆构件为圆柱体且其直径d远远小于其长度L时,可采用弹性波中的一维杆件理论对锚杆进行分析。锚杆钢筋与混凝土胶结在一起,与周围岩(土)存在较大的弹性波波阻抗差异,因此,应用弹性波理论对锚杆进行无损检测,可将锚杆视为一维弹性杆件。锚杆检测一维模型的弹
8、性波波动方程为: （１）其中 （２）以上各式中，Vp为锚杆内应力波的传播速度。KD为锚杆动抗压强度。在锚杆、水泥砂浆和围岩组成的体系中,从锚杆端部发射
