錨桿灌漿密實度測試技術基于反射特性的灌漿密實度測試技術

1、錨桿灌漿密實度測試技術（基于反射特性的灌漿密實度測試技術）摘要：錨桿在使用過程中，常常處于地下水的浸泡中。其銹蝕所造成的危害非常嚴重，不僅會造成支護力損失，嚴重時還可能導致邊坡垮塌。而錨桿銹蝕的最主要原因在于灌漿不密實造成的水和空氣的進入，因此，其灌漿質(zhì)量直接影響到支護體系的耐久性和安全。關鍵詞：錨桿密實度；沖擊彈性波；灌漿密實度；注漿飽滿度；填充度；1 測試方法和原理灌漿缺陷處為了在提高測試精度的同時兼顧測試效率，因此我們采用了基于沖擊彈性波的兩種方法進行測試。具體請參考表1-21。錨桿灌漿不密實示意圖錨桿灌漿密實度測試項目一覽表測試方案方案簡介備注基于反射特性在錨桿露出端上激振與受信，根據(jù)

2、反射信號的位置和強度來測試灌漿密實度理論上可測試整個錨桿的灌漿密實度，并能夠進行缺陷定位基于振動衰減特性在錨桿露出端上激振與受信，根據(jù)殘留振動的衰減特性來測試灌漿密實度可測試露出端部附近的灌漿密實度錨桿灌漿質(zhì)量無損檢測示意圖1） 充填良好：2） 桿底反射信號微弱1） 之前無明顯反射激振信號桿底反射信號充填不良：1) 桿底反射信號明顯2) 之前有明顯反射激振信號桿底反射信號缺陷反射信號基于反射特性的原理1) 基本理論基礎：中間有不同夾層的情況當一種材料中夾有另一種材料，例如在錨桿中有局部灌漿不密實的場合，在媒介1（）和媒介2（）的兩個交界處均會產(chǎn)生的透過和反射，如下式所示。當入射波是調(diào)諧波時，其

3、中，：振幅的透過率（絕對值）：媒介-2中的波數(shù)：媒介-2的長度媒質(zhì)-1媒質(zhì)-1媒質(zhì)-2入射波反射波透過波灌漿缺陷介入不同的媒介時彈性波的反射同樣，可以得到振幅反射率的絕對值： 因此，在有不同媒介介入的場合下，(1) 反射（通過）率與頻率相關，通常高頻波容易反射。(2) 在特定的頻率下,即也就是 時反射波消失。通常，錨桿的P波波速約為5.15.2km/s，若激振信號的頻率為5KH時，對長度為0.5、1、1.5米左右的灌漿缺陷就會難以檢測。2) 基本理論基礎：反射能量如前所述，根據(jù)桿底反射信號的強弱也可以判斷錨桿灌漿質(zhì)量的好壞。而桿底反射信號的強弱可以用下式表示： 其中，：桿底反射信號的振幅、：基

4、準點的振幅 ：因幾何衰減造成的振幅比 ：因材料粘性衰減造成的振幅比 ：因反射衰減造成的振幅比其中，幾何衰減和反射衰減是最主要的能量衰減。(1) 幾何衰減（又叫擴散衰減）：激發(fā)的彈性波伴隨傳播距離的增加，前鋒波面增大，單位面積的能量減小。在灌漿密實的錨桿中，彈性波沿著錨桿與灌漿料的接觸面向四周逸散，因此其振幅與傳播距離接近反比關系。另一方面，如果灌漿質(zhì)量不好，彈性波無法從空腔部分向四周逸散，因此衰減較小；(2) 反射衰減：如前所述，桿底的反射與其前端的巖體的力學特性，以及與巖體的粘結程度有很大的關系。當然，巖體約堅硬，越小。2 灌漿密實度的測試方法兩個規(guī)程對缺陷位置和灌漿密實度的測試方法要求相同

5、。缺陷位置的測試方法與錨桿長度的測試方法完全相同。灌漿密實度的測試方法可分為以下3種：1） 波形特征對比法：即根據(jù)激振波形的衰減、時域反射特性、頻域（幅頻）反射特征來將灌漿密實度分為4類，A、B、C、D（住建）或I、II、III、IV（水電）；2） 有效長度法：通過識別缺陷起點和終點的位置，進而計算缺陷的長度和灌漿密實度。需要指出的是，缺陷的起始位置可以利用時域信號識別或與錨桿長度類似的頻差的方法確定，但缺陷的終點位置卻很難確定，規(guī)程中也沒有明確的表述；3） 反射波能量法：根據(jù)桿底反射波的能量占總能量的比例來估算灌漿密實度。3 現(xiàn)場驗證與應用（錨桿，白鶴灘水電站）應客戶要求，對金沙江白鶴灘水電

6、站交通洞的錨桿長度、灌漿密實度進行了檢測。1） 檢測數(shù)量：7根4.5米長錨桿；2） 計算波速：5.18km/s（低碳鋼的理論波速）；測試現(xiàn)場測試波形（4.5m）解析波形（解析結果為4.477m）根據(jù)業(yè)監(jiān)理方的共同確認，平均測試誤差僅為0.6%。4 現(xiàn)場驗證與應用（錨桿，成渝客專，2012年4月）我公司與客戶一道，在成渝鐵路客運專線的某邊坡上設置了4根錨桿，實際長度也均為9.0m。4根被測巖錨均埋在一級邊坡上，巖體為風化巖。4根巖錨的埋入方式均是先在巖體打孔（孔徑大概在10cm×10cm左右），然后放入巖錨再灌漿。 現(xiàn)場測試情景測試結果表明，平均誤差均在5%之內(nèi)，完全滿足工程需要和規(guī)范

7、要求（詳細的波形分析請參見巖錨長度及灌漿密實度檢測教程。 典型解析結果5 現(xiàn)場驗證與應用（錨桿，貴州遵畢高速，2012年6月） 該錨桿最大的特點是露出部彎曲，為測試帶來很大的困難。因此，激振方法，分析方法均需注意。 現(xiàn)場測試情景及彎曲錨桿端頭 典型解析結果測試結果一覽表錨桿編號計算波速(Km/s)測試長度 (m)設計長度（m）相對誤差備注Mg-15.189.609.0+0.15.49%Mg-25.189.201.10%Mg-35.189.221.32%測試結果表明：1） 測試長度的精度總體令人滿意；2） 測試波形振蕩時間長，表明彎曲段的影響明顯；3） 測試長度略有偏長，表明實際波速可能略低于理論值。6 公司測試設備的特點巖錨多功能檢測儀SRB-MATS-S1) 集成度高在本套測試設備SRB-MATS中，集成了多種測試技術，可相互補充、印證，而且具有豐富的圖形處理和快速成像機能；2) 測試精度、客觀性高、測試盲區(qū)少：其中，采用