锚杆无损检测技术在公路隧道中应用.pdfVIP

第25卷 江苏科技大学学报(自然科学版) V01．25 OF UNIVERSITYOFSCIENCEANDTECItNOLOGY 0et．2011 2011年lO月 JOURNALJIANGSU 锚杆无损检测技术在公路隧道中的应用 李菁，李俊才 (南京工业大学交通学院，江苏南京210009) 摘要：喷锚支护是公路隧道围岩支护的主要手段。然而锚杆固有的隐蔽性导致村砌质量往往难以保证．因此，快捷高效地锚杆 质量评价手段对衬砌施工至关重要．结合湖南某隧道工程实例，探讨了应力波反射法的机理及其在锚杆无损检测中的应用效果． 结果表明：该法具有方便快捷、高效无损等优点；能够准确检测锚杆长度及整体灌浆质量．保证了衬砌的施工质量，所得结论可 为同类工程及其推广应用提供借鉴意义． 关键词：公路隧道；围岩支护；全长粘结锚杆；应力波反射法；无损检测 中图分类号：TU443 文献标志码：A 191 1年美国首先采用岩石锚杆支护矿山巷道 本文以湖南某高速公路隧道检测实例，应用应 [11，因锚固技术能有效发挥周围岩体自承能力，节约 力波反射法对锚杆的整体灌注质量及长度进行检 材料、减轻结构自重，具有明显的经济优势，使得这 测，并配合拉拔力试验对锚杆的综合质量作出分析 项技术在时隔一个世纪的今天仍被广泛应用于水 和评价．实际应用效果良好，可进一步保障隧道工程 利、交通、地下空间等工程建设中[21．目前在我国隧道 建设质量． 建设中广泛采用的新奥法施工的特点就是采用光面 爆破，然后以锚喷作一次支护，锚杆加固技术的重要 1 应力波反射法检测原理 性可见一斑．因此，锚固施工质量的优劣俨然成为影 响隧道工程建设和运行期间安全保障的重要因素之 锚杆声波反射法检测理论模型为一维弹性杆 一．然而由于施工条件的复杂性及工程建设的隐蔽 件，依据一维弹性杆件应力波的传播规律，杆体与周 性，如何检测和评价锚固质量已成为关键问题． 围介质的波阻抗差异越大，与理论模型越接近．锚杆 传统的锚杆质量鉴定方法是进行现场拉拔力试 中一维弹性波的波动方程可表示为 验，但这种方法费工费时并有一定的破坏性，很难实 。 现大范围的检验；一般来说，一段锚固质量较好的锚 警一去V·粤Ot一二EA·鱼Ot一丝EA=。缸2 2 2 (1)【lJ 固体的长度大于锚杆直径40倍时，其强度已远大于 式中，p为锚杆体的弹性波振动质点位移；V为锚杆 锚杆本身的强度，因此这种方法并不能完全反映锚 体的弹性波振动质点传播速度；E为锚杆体的弹性 杆的锚固状态．寻求快速、准确、无损的锚杆检测方 模量；A为锚杆体的横截面积；c为锚杆体的弹性阻 法已成为全世界工程专家的共同目标．1987年瑞典尼系数；K为锚杆体的刚度系数． 开始锚杆无损检测的研究工作，并依据超声波能量 发射震源产生的弹性波，沿着锚杆传播并向锚 损耗的原理推出了锚杆质量检测仪Boltometet31；90杆周围辐射能量，遇到不同波阻抗分界面将发生反 年代美国M．D．Bea一4J等人首次将超声导波引入到锚射和透射，由连续条件和动量守恒定理，可得反射系 杆锚固质量检测中，论证了采用轴对称模态导波检 数和透射系数‘ 测锚杆锚固质量的可行性．国内从20世纪90年代 Z2一Zl r=——————一 z2+Zl (2) 中后期也开始进入这一研究领域，并取得了一系列