锚杆灌浆密实度测试技术基于反射特性的灌浆密实度测试技术.docVIP

升拓检测技术文库-W-岩锚Ⅱ  PAGE \* MERGEFORMAT 6 锚杆灌浆密实度测试技术（基于反射特性的灌浆密实度测试技术） 摘要：锚杆在使用过程中，常常处于地下水的浸泡中。其锈蚀所造成的危害非常严重，不仅会造成支护力损失，严重时还可能导致边坡垮塌。而锚杆锈蚀的最主要原因在于灌浆不密实造成的水和空气的进入，因此，其灌浆质量直接影响到支护体系的耐久性和安全。 关键词：锚杆密实度；冲击弹性波；灌浆密实度；注浆饱满度；填充度； 测试方法和原理 灌浆缺陷处 为了在提高测试精度的同时兼顾测试效率，因此我们采用了基于冲击弹性波的两种方法进行测试。具体请参考表 STYLEREF 1 \s 2-2 SEQ 表 \* ARABIC \s 1 1。 锚杆灌浆不密实示意图 锚杆灌浆密实度测试项目一览表 测试方案方案简介备注基于反射特性在锚杆露出端上激振与受信，根据反射信号的位置和强度来测试灌浆密实度理论上可测试整个锚杆的灌浆密实度，并能够进行缺陷定位基于振动衰减特性在锚杆露出端上激振与受信，根据残留振动的衰减特性来测试灌浆密实度可测试露出端部附近的灌浆密实度 锚杆灌浆质量无损检测示意图 充填良好： 杆底反射信号微弱 之前无明显反射 激振信号 杆底反射信号 充填不良： 杆底反射信号明显 之前有明显反射 激振信号 杆底反射信号 缺陷反射信号 基于反射特性的原理 基本理论基础：中间有不同夹层的情况 当一种材料中夹有另一种材料，例如在锚杆中有局部灌浆不密实的场合，在媒介1（）和媒介2（）的两个交界处均会产生的透过和反射，如下式所示。 当入射波是调谐波时， 其中，　：振幅的透过率（绝对值） ：媒介-2中的波数 　：媒介-2的长度 媒质-1 媒质-1 媒质-2 入射波 反射波 透过波 灌浆缺陷 介入不同的媒介时弹性波的反射 同样，可以得到振幅反射率的绝对值： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 因此，在有不同媒介介入的场合下， 反射（通过）率与频率相关，通常高频波容易反射。 在特定的频率下,即 也就是 时反射波消失。 通常，锚杆的P波波速约为5.1～5.2km/s，若激振信号的频率为5KH时，对长度为0.5、1、1.5米┅左右的灌浆缺陷就会难以检测。 基本理论基础：反射能量 如前所述，根据杆底反射信号的强弱也可以判断锚杆灌浆质量的好坏。而杆底反射信号的强弱可以用下式表示： 其中，：杆底反射信号的振幅、：基准点的振幅 ：因几何衰减造成的振幅比 ：因材料粘性衰减造成的振幅比 ：因反射衰减造成的振幅比 其中，几何衰减和反射衰减是最主要的能量衰减。 几何衰减（又叫扩散衰减）：激发的弹性波伴随传播距离的增加，前锋波面增大，单位面积的能量减小。在灌浆密实的锚杆中，弹性波沿着锚杆与灌浆料的接触面向四周逸散，因此其振幅与传播距离接近反比关系。另一方面，如果灌浆质量不好，弹性波无法从空腔部分向四周逸散，因此衰减较小； 反射衰减：如前所述，杆底的反射与其前端的岩体的力学特性，以及与岩体的粘结程度有很大的关系。当然，岩体约坚硬，越小。 灌浆密实度的测试方法 两个规程对缺陷位置和灌浆密实度的测试方法要求相同。 缺陷位置的测试方法与锚杆长度的测试方法完全相同。 灌浆密实度的测试方法可分为以下3种： 波形特征对比法：即根据激振波形的衰减、时域反射特性、频域（幅频）反射特征来将灌浆密实度分为4类，A、B、C、D（住建）或I、II、 = 3 \* ROMAN III、IV（水电）； 有效长度法：通过识别缺陷起点和终点的位置，进而计算缺陷的长度和灌浆密实度。需要指出的是，缺陷的起始位置可以利用时域信号识别或与锚杆长度类似的频差的方法确定，但缺陷的终点位置却很难确定，规程中也没有明确的表述； 反射波能量法：根据杆底反射波的能量占总能量的比例来估算灌浆密实度。 现场验证与应用（锚杆，白鹤滩水电站） 应客户要求，对金沙江白鹤滩水电站交通洞的锚杆长度、灌浆密实度进行了检测。 检测数量：7根4.5米长锚杆； 计算波速：5.18km/s（低碳钢的理论波速）； 测试现场 测试波形（4.5m） 解析波形（解析结果为4.477m） 根据业监理方的共同确认，平均测试误差仅为0.6%。 现场验证与应用（锚杆，成渝客专，2012年4月） 我公司与客户一道，在成渝铁路客运专线的某边坡上设置了4根锚杆，实际长度也均为9.0m。