超声导波检测工程条件下锚杆锚固质量研究-论文.pdf

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1、2014年8月山西煤炭管理干部学院学报Aug．，2014第27卷第3期JournalofShanxiCoal-MiningAdministratorsCollegeV01．27No．3·科学技术研究·超声导波检测工程条件下锚杆锚固质量研究牛海萍(山西煤炭管理干部学院，山西太原030006)【摘要】在用超声导波检测锚杆锚固质量已有研究基础上，对不同工程锚固介质中超声波的传播速度，分别用两个传感器探头检测锚杆锚固质量时传感器在锚固体表面的安装位置，以及工程实际条件下锚杆的锚固质量检测等问题进行了研究。研究结果表明

2、，在未锚固端用一个探头发射信号，另一个探头接收到的导波的衰减信号可以判断超声导波在工程实际条件下的传播速度。同时研究结果得出，通过超声导波在锚固体中的衰减和群速度的变化。可以测量出锚固体中钢筋的长度。【关键词】煤炭生产超声导波未锚固端锚固质量【中图分类号】TD353．4【文献标识码】A【文章编号】1008—8881(2014)03—0174—03锚杆支护是一种可靠而且稳定的支护方法，在实际工程中，在锚杆锚固进入围岩体端安装传感器采矿工程和岩土工程中被广泛的应用。所以其支护是不可能的，因为现场锚杆只有一个外漏端

3、。Zou质量在工程应用中显的优为重要。普通的检测方法andCui研究发现可以用b点接收到的信号经过修通常有损坏，耗时而且费用高。超声导波检测作为正后来表示接收传感器在锚固体表面的C点(如图一种新的无损检测锚杆锚固质量的方法，在过去吸1)接收到的信号，而且最合适的位置大概是距离b引了很多研究者，其中所检测的频率参数、群速度点29．5mm的地方，因此公式(1)可以被更改为：和导波的衰减情况最受关注。一0=ln(R)一ln(K6)=ln(R／K6KI)(2)1超声波检测法的基本原理尽管ZouandCui在实验室用混

4、凝土柱来模拟锚杆ZhangetalandZouetal研究发现导波的群速的锚固围岩体，采用这样的方法，同时接收到了有度与材料特性和频率有关，导波在锚固锚杆中的传用的信号和很好的结果，但是还需要做大量的工作播规律与激发波的频率密切相关。0’eonnellandBudiansky，Tavakolietal，KlimentosetalandCuiand和研究来修正这种方法使其应用于工程实际中的现场检测。Zou研究指出波的衰减和传播距离成反比且与振幅本文的研究目的就是在不同性质不同构造的有着直接的关系，如下公式：工程

5、实际中的锚固于不同性质不同构造围岩体中In—A—b：1n(R)：一aL(1)A。的锚杆，是否仍然可以将发射传感器安装在锚杆顶其中：和A。分别代表n点和b点的振幅，R是a，端接收传感器安装在图1中修正后的C点，还可以b两点的振幅比，Ot是衰减系数，代表a，b两点间接收到清晰有用的信号，并且通过对信号的分析得的距离。出超声波沿钢筋的传播速度，以及通过超声波信号Zouetal研究发现在锚杆和传感器的接触面有的衰减估算出的锚杆的长度是否可用来准确反应一个固定的能量损失，而这部分的能量损失也与所锚杆的锚固质量。采用的实

6、验设备有关。HanandhisCO—workers把锚2应用实例及效果分析杆安装在锚固围岩体中，然后把发射传感器安装在1．1研究试验区概况锚杆的一端，接收传感器安装在锚杆的另一端，并锚杆采用直径20mm的螺纹钢筋，所用的围岩且得到了清晰有效的信号，这说明在工程实际条件体(岩石)和水泥的材料特性见表2，本实验要研究中用超声导波检测锚杆锚固质量是可行的。然而在不同性质不同构造的围岩体中用这样的仪器连接是收稿日期：2014—06—08作者简介：牛海萍(1986一)，女，山西太原人，山西煤炭管理干部学院助教。174否

7、还可以检测锚杆的锚固质量。试件的制作：把钢筋事先已测得，就可以计算出超声波在岩石锚固围岩打入不同性质不同构造的岩石中用水泥浇注而成，体锚杆中的传播速度；通过振幅的衰减就可以用估同时也对所用的岩石和水泥特性进行对比实验。其算出的锚杆锚固长度来评估锚杆的锚固质量。结果和所用试件的规格参数见表1和表2：2数据采集及结果分析模型自由端长度锚杆锚固总的总的岩石的2．1传感器安装位置分析钢筋钢筋锚固钢筋钻孔编号输入端锚固端直径长度长度长度直径采用之前cui和ZOU修正的传感器安装位置的(1lqm)(mm)(mil1)(m

8、m)(mm)(mm)(mm)方法。实验表明在本实验即围岩体(本实验中为岩试件1315O20185l8550047试件247302023723771O47石)锚固锚杆条件下，通过AWG发射信号，在锚固试件3625O2026526569047体表面仍然可以接收到清晰有效的信号，而且接收表1模型几何尺寸到清晰有效信号的频率控制在32khz一36khz之间，密度(g／cm)杨氏模量泊松比这就说明该方法可用于