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升拓檢測(cè)技術(shù)文庫(kù)-W-巖錨 錨桿長(zhǎng)度檢測(cè)技術(shù)摘要:由于施工質(zhì)量的問(wèn)題,錨桿長(zhǎng)度不夠也是一個(gè)普遍的問(wèn)題;目前,對(duì)于錨桿,采用沖擊彈性波的檢測(cè)方法最為普遍。關(guān)鍵詞:錨桿長(zhǎng)度;沖擊彈性波;錨桿質(zhì)量61 錨桿長(zhǎng)度測(cè)試方法和原理在錨桿中間的某處的灌漿出現(xiàn)根據(jù)不密實(shí)現(xiàn)象時(shí),相當(dāng)于出現(xiàn)材料的不連續(xù)性。這種不連續(xù)性可以用機(jī)械阻抗來(lái)表示。(一般用來(lái)表示材料的機(jī)械阻抗,這里的是斷面截面積)發(fā)生變化的邊界面上,傳播的彈性波會(huì)產(chǎn)生波的反射和透過(guò)。1) 基本理論基礎(chǔ):兩種不同媒介垂直入射反射波入射波這是最簡(jiǎn)單的一種情況,例如在錨桿的底部,錨桿與周?chē)鷰r體之間就存在較大的阻抗差。此時(shí),激振產(chǎn)生的彈性波的反射可以分析如下:透過(guò)波變化的機(jī)械阻抗面發(fā)生的反射和通過(guò) 這里,表示單元1的粒子的運(yùn)動(dòng)速度(入射和反射),表示單元2的粒子的運(yùn)動(dòng)速度。在界面上產(chǎn)生彈性波的反射以及通過(guò),可以表示如下:反射波: (2-2-1)透過(guò)波: (2-2-2)此外,反射波和透過(guò)波的大小用振幅率來(lái)表示。振幅反射率: (2-2-3)振幅透過(guò)率: (2-2-4)彈性波的反射和透過(guò)具有如下性質(zhì)。(1) 媒介的機(jī)械阻抗相同(),那么就算材料不同,也不會(huì)產(chǎn)生波動(dòng);(2) 兩種媒介的機(jī)械阻抗相差越大,反射率也越大。對(duì)于錨桿檢測(cè)而言,錨桿的先端是軟弱土層時(shí),其反射信號(hào)則要比先端是堅(jiān)硬巖石時(shí)更為明顯;(3) 在機(jī)械阻抗減少()時(shí),反射波和入射波符號(hào)相同(相位相同)。當(dāng)錨桿的先端是土層和松散巖體、混凝土?xí)r,其反射信號(hào)與激振信號(hào)同向,而在先端是堅(jiān)硬巖石,其反射信號(hào)有可能與入射信號(hào)反向。激振信號(hào)桿底反射信號(hào)充填不良:激振信號(hào)不規(guī)則,衰減慢,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)激振信號(hào)桿底反射信號(hào)充填良好:激振信號(hào)呈指數(shù)快速衰減,持續(xù)時(shí)間短基于能量衰減特性的原理2 測(cè)試對(duì)象錨桿分為很多類(lèi),可以根據(jù)預(yù)應(yīng)力的有無(wú)、應(yīng)用對(duì)象、錨固機(jī)理、錨固方式構(gòu)造特點(diǎn)等劃分。在兩個(gè)規(guī)范中,對(duì)非粘結(jié)型錨桿的測(cè)試內(nèi)容有微妙的區(qū)別。錨桿無(wú)損檢測(cè)測(cè)試對(duì)象比較錨桿類(lèi)型住建規(guī)程水電規(guī)程全長(zhǎng)粘結(jié)型長(zhǎng)度、灌漿密實(shí)度長(zhǎng)度、灌漿密實(shí)度非粘結(jié)型長(zhǎng)度未明確3 錨桿長(zhǎng)度的測(cè)試方法及波速取值兩個(gè)規(guī)范對(duì)錨桿長(zhǎng)度的測(cè)試方法及波速取值的要求基本相同,均采用反射法測(cè)試,即: (2-3-1)其中,:同類(lèi)錨桿的波速平均值;:桿底反射波旅行時(shí)間。當(dāng)錨桿較短,桿底反射信號(hào)的起始點(diǎn)不易分辨時(shí),可以采用頻譜分析的方法。但是,對(duì)于較長(zhǎng)的錨桿,其激振與反射信號(hào)類(lèi)似于下圖A。 脈沖信號(hào) FFT頻譜單純脈沖信號(hào)的特性脈沖波特性全體信號(hào)特性固有周期振幅持續(xù)時(shí)間往復(fù)周期頻譜往復(fù)次數(shù)41412.80.07616可以看出,F(xiàn)FT頻譜呈等差分布,即具有倍頻關(guān)系,其相鄰峰值間隔即為全體信號(hào)的頻譜(0.076Hz)因此,錨桿的長(zhǎng)度即按下式計(jì)算: (2-3-2)其中,為幅頻曲線上桿底相鄰諧振峰之間的頻差。值得說(shuō)明的是,這里的幅頻曲線應(yīng)該是FFT的幅頻曲線。該幅頻曲線在分析反射信號(hào)時(shí),會(huì)產(chǎn)生倍頻現(xiàn)象,即第2、3、4、階的頻率分別是基頻的2、3、4、倍。利用倍頻現(xiàn)象可以有效地提高對(duì)的提取精度。1. 的說(shuō)明錨桿長(zhǎng)度測(cè)試方法比較項(xiàng)目住建規(guī)程水電規(guī)程分析方法時(shí)域反射波法或幅頻域頻差法以時(shí)域分析為主(取多個(gè)桿底諧振峰時(shí)間差的平均值),輔以頻域分析波速取值有現(xiàn)場(chǎng)模型試驗(yàn)或類(lèi)似工程參考時(shí),優(yōu)先選用同類(lèi)錨桿(類(lèi)似工程或模擬試驗(yàn))的波速平均值波速取值在無(wú)模型試驗(yàn)值或類(lèi)似工程參考時(shí)1.當(dāng)錨桿密實(shí)度小于30%時(shí),取桿體波速平均值;2.此外則取桿系波速的平均值。1.當(dāng)錨桿密實(shí)度小于30%時(shí),取桿體波速;2.密實(shí)度在30-75%時(shí),取桿體與桿系波速的平均值;3.此外則取桿系波速。 其中,波速取值對(duì)錨桿長(zhǎng)度的測(cè)試結(jié)果的影響非常大。在不同的灌漿、巖體條件下,錨桿波速的范圍很大,可在3800-5200m/s。因此在兩個(gè)規(guī)程中,均建議采用現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)的方法。需要強(qiáng)調(diào)的是,室內(nèi)錨桿模擬試驗(yàn)時(shí),由于邊界條件的影響,測(cè)試得到的錨桿波速與實(shí)際巖體值可能有較大的差別,因此水電規(guī)程中明確指出需要用現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)。4 基礎(chǔ)模型試驗(yàn)(空置錨桿)對(duì)長(zhǎng)度為0.5、1.0、2.0、3.5、和5.5m的空置錨桿(25、30)進(jìn)行了檢測(cè):1) 激振:分別采用激振錐(導(dǎo)向器)、錘擊、激震錐激震;2) 計(jì)算波速:5.18km/s(低碳鋼的理論波速);3) 計(jì)算模式:采用自動(dòng)解析模式??梢钥闯觯?) 利用激振錐的測(cè)試結(jié)果的平均誤差均在0.5%以下,精度最高;2) 10的激振錘對(duì)長(zhǎng)錨桿的測(cè)試結(jié)果稍微偏短;3) 超磁激振器的激振力度(電壓)對(duì)長(zhǎng)錨桿測(cè)試結(jié)果的影響較大。激震錐測(cè)試結(jié)果曲線圖超磁激震測(cè)試結(jié)果曲線圖激震錘(10)測(cè)試結(jié)果曲線圖短錨解析波形(實(shí)際為0.5m測(cè)得結(jié)果0.497m)中長(zhǎng)錨解析波形(實(shí)際為5.5m測(cè)得結(jié)果5.574m)5 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證與應(yīng)用(錨桿,白鶴灘水電站)應(yīng)客戶(hù)要求,對(duì)金沙江白鶴灘水電站交通洞的錨桿長(zhǎng)度、灌漿密實(shí)度進(jìn)行了檢測(cè)。1) 檢測(cè)數(shù)量:7根4.5米長(zhǎng)錨桿;2) 計(jì)算波速:5.18km/s(低碳鋼的理論波速);測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試波形(4.5m)解析波形(解析結(jié)果為4.477m)根據(jù)業(yè)監(jiān)理方的共同確認(rèn),平均測(cè)試誤差僅為0.6%。6 公司測(cè)試設(shè)備的特點(diǎn)巖錨多功能檢測(cè)儀SRB-MATS-S1) 集成度高在本套測(cè)試設(shè)備SRB-MATS中,集成了多種測(cè)試技術(shù),可相互補(bǔ)充、印證,而且具有豐富的圖形處理和快速成像機(jī)能;2) 測(cè)試精度、客觀性高、測(cè)試盲區(qū)少:其中,采
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