一、錨桿錨固技術(shù)
錨桿錨入圍巖的過程是將沙漿注入錨桿孔內(nèi),當沙漿硬化后,每根錨桿周圍圍巖形成一體,其主要作用是與相鄰巖體串聯(lián)在一起,阻止了不穩(wěn)定巖體的滑移,促使巖間裂隙面積壓緊密,是圍巖形成一個具有承受載荷能力的整體巖拱。其技術(shù)已廣泛應(yīng)用于礦山、鐵路、公路、水利水電、地質(zhì)等系統(tǒng)的隧道、邊坡、山體加固等工程中。影響錨桿錨固因素很多,錨桿在砂漿中的長度、錨桿形狀、砂漿標號、錨頭型式等對錨桿的錨固力均有很大的影響。其中錨筋在砂漿中的錨固長度是影響錨固力的一個重要因素。錨固長度增大,所提供的粘結(jié)力增大,但錨固長度達到一定值時,所增加的粘結(jié)力幾乎等于零。
傳統(tǒng)的錨桿錨固狀態(tài)的檢測手段,主要依靠對錨桿的抗拔力測試。這種方法雖然適用于些場合,但卻存在著許多不足:
?、欧椒ㄊ且环N破壞性檢測;
?、瓶拱瘟Σ⒉荒芡耆从冲^桿的錨固狀態(tài)。因為只要錨固的水泥砂漿長度大于螺紋鋼筋的40d(d為直徑)倍或高強螺紋鋼筋的42 d倍或光面圓鋼的30d,即使拉拔到鋼筋的頸縮也不會使錨固力喪失。另外,研究表明:鋼筋沿桿長的應(yīng)力分布也是不均勻的。因此,錨桿的不同部位的錨固缺陷,對錨桿的受力狀態(tài)將產(chǎn)生不同的影響。
?、清^桿的水泥砂漿對鋼筋的包裹情況好壞,對錨桿的錨固質(zhì)量將產(chǎn)生較在的影響,因為若水泥砂漿對鋼筋的包裹不好,鋼筋會很快腐蝕而失去錨固作用。所以,雖然有時抗拔力符合要求,卻因砂漿灌注不飽滿而出現(xiàn)崩塌事故的情況仍經(jīng)常發(fā)生。此外,這種拉拔力檢測方式也無法測出錨桿的實際長度。錨桿的錨固質(zhì)量如何,錨桿長度是否與設(shè)計長度一致,其沙漿是否飽滿?也就是說,錨桿是否起到了應(yīng)有的作用?對于這些存在的質(zhì)量問題,其*好的辦法應(yīng)是利用快速準確而無損傷地檢測出質(zhì)量情況,然后針對其隱患施行有目的的重點再處理,并及時而準確地對其整治質(zhì)量作出有科學依據(jù)的評價。這樣才能對保證工程質(zhì)量而確保工程**地運行。
二、國內(nèi)外同類檢測技術(shù)
由于大規(guī)模的錨桿錨固巖土工程的處理技術(shù)工作在我國近幾年才開始進行,其錨固質(zhì)量檢測驗收工作遇到了難題。目前已廣泛應(yīng)用于礦山、鐵路、公路、水利水電、地質(zhì)等系統(tǒng)的隧道、邊坡、山體加固工程中的錨桿形態(tài)各異,其施工工藝和錨桿長度相差較大,隧道、巷道錨桿一般較小較短,邊坡、山體加固錨桿一般較大較長。
在傳統(tǒng)的錨桿錨固質(zhì)量檢測中,檢測的是錨桿的抗拉力,所使用的儀器是錨桿拉力計或扭力矩扳手。
國外,錨桿錨固質(zhì)量無損檢測的研究工作*早始于1987年,瑞典提出用超聲波能量損耗的原理來檢測錨桿灌注質(zhì)量,并由其公司據(jù)此于1990年推出了錨桿質(zhì)量檢測儀。但該檢測方法存在檢測時要求激發(fā)條件非??量?、不顯示原始檢測數(shù)據(jù)、工作速度極慢等缺點,一般對4到5米長的土層錨桿檢測效果較好;但檢測結(jié)果也只能推斷錨桿的相對抗拔力,不能錨桿錨固質(zhì)量的完整性進行評價。
國內(nèi),鐵道部科學研究院鐵建所的鐘世航教授于1992年,提出用聲波能量對比的方法,使用機械撞擊的激發(fā)方式和水作藕合劑耦合接收傳感器的手段來研究錨桿的握裹水泥沙漿灌注的飽和度與反射振幅的關(guān)系,并研制了TM-1錨桿質(zhì)量檢測儀樣機。該套設(shè)備包括接收儀器、接收傳感器、激發(fā)器和耦合裝置,由示波器監(jiān)視波形,顯示錨桿長度、反射波幅值和推斷水泥砂漿飽滿度級別,激發(fā)器采用彈簧驅(qū)動,該儀器分析功能簡單,用機械撞擊的激發(fā)方式使激發(fā)的能量具有很大隨機性,信號極為不穩(wěn)定,不夠穩(wěn)定,一直無法完善成正式產(chǎn)品?;茨系V業(yè)學院的王鶴齡等人采用相似的方法也對此進行過有益的研究,其結(jié)果不僅與前者存在同樣的缺陷和局限性;在煤礦工程地震儀的基礎(chǔ)上開發(fā)了MJ-1型錨桿檢測儀,對于煤礦巷道的2至4米的錨桿檢測進行了一些試驗性的檢測工作,由于種種原因,沒有進一步發(fā)展下去。
三、檢測技術(shù)**點
(1)率先提出應(yīng)用彈性波能量損耗的原理和彈性波回波法的原理相結(jié)合的方法進行錨桿錨固質(zhì)量檢測的理論研究,即錨桿的抗拔力及完整性的研究,建立起一套新的彈性波無損檢測理論體系;
(2)研制一套發(fā)射的能量保持穩(wěn)定、可重復(fù)性好、方便、適用的激勵震源和微型高靈敏度的檢波器;
(3)開發(fā)一套錨桿檢測儀及分析處理軟件,將傳統(tǒng)的信號處理方法(如濾波、去均值、FFT變換、功率譜分析、短時變換等)與現(xiàn)代先進的信號處理方法(如小波多尺度分析與奇異分析法等)相結(jié)合對采集信號進行分析處理,把信號的能量特征與相位特征相結(jié)合,從而對錨桿長度及錨固狀態(tài)作出綜合的準確的判斷。