锚杆无损检测(应力波反射法)原理
水利水电工程锚杆中声波反射法无损检测技术的应用分析
水利水电工程锚杆中声波反射法无损检测技术的应用分析发布时间：2022-09-28T02:49:14.099Z 来源：《城镇建设》2022年第10期作者：孙伟刚[导读] 为解决水利水电工程锚杆施工中无损检测困难、定性评估失准的问题孙伟刚身份证号：61042619880306****摘要：为解决水利水电工程锚杆施工中无损检测困难、定性评估失准的问题，提升锚杆锚固长度、饱满度检测精确性，保障锚固施工科学有效，文章简要分析现有抗拔试验短板问题，指出其中存在数据收集不全、适用范围狭窄等隐患，在此基础上引入声波反射法，对其检测原理、作用方式进行剖析，最后借助某地水利水电工程锚杆声波无损检测实例说明技术要点。
关键词：水利水电工程；锚杆施工；声波反射法；无损检测技术前言：锚杆支护是现代水利水电工程中较为常见的技术体系，具有安全、可靠、便捷等优势特征。
由于锚杆支护整体性较强，因此对工艺质量要求更高，施工环节需要严格清理边坡、设置锚孔，控制好插入角度和锚固长度，采用强度等级C25以上的混凝土进行固结，使边坡体系形成更加稳定可靠的整体，减少边坡失稳、坍塌等隐患。
近年来水利水电产业持续发展，与锚固体系相关的建设、检测技术也愈发完善，有必要对其应用要点进行深入探究。
1水利水电工程锚杆锚固质量检测难点锚杆支护技术具有体系成熟、适用性高的特点，施工时需要在路堑边坡岩体上进行开孔工作，将预制好的锚杆体插入其中，并压入水泥浆液固定，待到浆液凝结、强度达标后，岩体就会被串联成整体，以抵御节理、裂隙等的切割作用，结构力学性能改善，变形作用也会明显得到遏制，与植草护坡相结合，还可以防止水土流失。
针对锚杆支护质量检测问题，旧有方案中通常使用拉拔仪测试，仪器内部配备手动泵、高压油管[1]等结构，试验环节样本锚杆在拉拔作用下产生位移，相应的作用力、拉伸参数等会直接显示在仪器上，该方法的应用改变了隐蔽工程检测困难的问题，在一定程度上保障了锚杆支护质量。
--工程锚杆无损检测方案
××工程锚杆锚固质量检测方案1。
工程概况××工程新增电梯基础采用岩石锚杆基础，锚杆为全长粘结型，主筋规格为1C25，钻孔直径110mm，设计入岩5.0m,锚杆总数为2根。
2。
检测依据《锚杆锚固质量无损检测技术规程》(JGJ/T182－2009）3.检测目的利用声波反射法检测锚杆的杆体长度和锚固密实度,确定锚杆的工程质量。
4。
工作方法与原理4.1工作方法锚杆工程质量检测以往多采用拉拔试验的方法检测锚杆施工质量，但拉拔试验不足以正确评定其质量，若不能将锚杆拔出,则难以判断锚杆的长度和锚固密实度。
锚杆锚固体系是由钢筋、水泥砂浆和基岩构成的，当出现砂浆灌注不饱满、空腔等质量问题时,钢筋与砂浆、砂浆与围岩之间就存在波波阻抗突变的界面，因此，采用声波反射波对锚杆锚固质量进行无损检测具备检测物理条件。
本次检测仪器为RSM—RBT锚杆无损检测仪。
4。
2工作原理全长粘结砂浆锚杆的水泥砂浆的灌注密实与否，是锚杆能否按设计要求起作用的重要指标.传统的测试方法是用抗拔力来检验,但这种方法并不能完全确定其施工质量。
试验证明，对于高强锚杆，当锚固长度达到锚杆直径的42倍时,握裹力不再随锚杆长度的增加而增加,因此仅用抗拔力来检验施工质量不完整。
采用声波反射法对锚杆的锚固质量进行无损检测和抗拔力试验有机地结合并进行综合分析，才能对锚杆的锚固质量进行很好地分析和评价，其原理如下：图1 锚杆体系模型示意图当工程的锚杆构件的尺寸为圆柱体且其直径d 远远小于其长度L 时,即L 〉〉d ，则此锚杆可以作为弹性波中的一维杆件理论分析处理.锚杆是钢筋与水泥砂浆胶结在一起，与周围围岩存在较大的弹性波波阻抗差异，因此，应用弹性波理论对锚杆进行无损检测，可以视锚杆为一维弹性杆件.应力波在锚杆中传播时考虑粘滞性阻尼力的一维弹性波波动方程为：0122222=∂∂-∂∂-∂∂tu C t u SE x u γ (1) 式中，u 为截面的纵向位移；t x 、为空间、时间坐标；γ为锚杆周围介质的阻尼系数;E S 、分别表示锚杆的截面积及锚杆材料的弹性模量；C 为锚杆的纵波波速；ρE c =，ρ为锚杆材料的质量密度.在小阻尼情况下,式(1）的解可近似简化为 )(2c x t iw t s e Ae u ⋅-=ργ（2） 式中，ργs 2为衰减因子,w 为无阻尼条件下的圆频率.由式(2）可见，波在传播过程中幅值随传播时间的增加按指数规律衰减；当γ值不变时，S 值或ρ值愈小则波幅值随时间衰减愈快.在由锚杆、混凝土砂浆和围岩组成的体系中，由锚杆端部发射的声波经杆体向四周传播，在锚杆与砂浆、砂浆与围岩等界面发生入射、反射和透射.入射波应力为i σ反射波应力r σ与透射波应力t σ之间的关系分别为i Z Z Z Z σσγ111212+-= （3） i t Z Z A A Z Z σσ1))((2122112+=（4） 式中，波阻抗Z=ρcA ，ρ、c 、A 分别为介质的密度、声速和截面积。
水利水电工程中的锚杆无损检测技术
水利水电工程中的锚杆无损检测技术发布时间：2023-06-09T07:54:33.041Z 来源：《新型城镇化》2023年11期作者：胡超[导读] 锚杆支护是现代水利水电工程中较为常见的技术体系，具有安全、可靠、便捷等优势特征。
合肥工大共达工程检测试验有限公司安徽合肥 230000摘要：在水电水利工程中，大量采用喷锚支护技术，锚杆的施工质量直接影响着边坡或洞室的安全稳定。
锚杆的施工属于隐蔽工程，发现质量问题难，事故处理更难。
因此，锚杆检测工作是整个锚固工程中不可缺少的环节，只有提高锚杆检测工作的质量和检测评定结果的可靠性才能真正地确保锚固工程的质量与安全。
关键词：锚杆无损检测；水利水电工程；应用引言锚杆支护是现代水利水电工程中较为常见的技术体系，具有安全、可靠、便捷等优势特征。
由于锚杆支护整体性较强，因此对工艺质量要求更高，施工环节需要严格清理边坡、设置锚孔，控制好插入角度和锚固长度，采用强度等级C25以上的混凝土进行固结，使边坡体系形成更加稳定可靠的整体，减少边坡失稳、坍塌等隐患。
近年来水利水电产业持续发展，与锚固体系相关的建设、检测技术也愈发完善，有必要对其应用要点进行深入探究。
1、原理及质量判断依据锚杆检测方法有多种，最常用的检测方法是利用锚杆的螺纹钢外露端，在其端部安放发射换能器和接收换能器，紧贴在锚杆的端头平面上，若锚杆端头不平，可用黄油膏耦合，以加强信号传递。
超磁换能器发射的声频应力波沿锚杆传播，部分能量通过浆体进入岩石，波幅要小。
波在锚杆的里端发生反射，反射波将由锚杆外端的换能器接收记录。
如果锚杆周围浆体完全填满，亦即灌浆质量好时，反射波的幅度比灌浆质量差时衰减得多。
所以灌浆良好的情况下，反射波的幅度比灌浆质量差的情况小。
因为螺纹钢的介质均匀，速度一定，检测结果比较简单，且信号比较稳定，大大提高了检测结果的精度和准确性。
锚杆锚固质量无损检测技术主要是利用一维杆件的原理来检测全长锚固类锚杆的锚固质量。
锚杆无损检测应力波反射法原理
促进无损检测技术的进步 提高锚杆工程质量与安全性 推动相关产业链的发展 为其他类似工程提供借鉴与参考
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锚杆无损检测前应确保锚杆表 面清洁，无油污、锈蚀等杂质。
检测前应检查仪器设备是否正 常，确保其处于良好工作状态。
检测前应了解锚杆的材质、规 格等信息，以便选择合适的检
测方法和参数。
确保锚杆表面清洁， 无油污或杂质
选择合适的传感器 和激励源，确保信 号传输稳定
调整传感器位置， 确保与锚杆表面紧 密接触
应力波传播速度与介质特性有关
应力波在锚杆中传播时，遇到不同 介质分界面会发生反射和折射
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锚杆中的应力波反射系数取决于锚 杆的长度和直径
反射波的能量与入射波的能量之比 为反射系数，其值与分界面的性质 有关
波形特征：反射波形的形状、幅度 和传播时间等特征
波形处理：对反射波形进行信号处 理和分析，提取有用的信息
锚杆无损检测应力波 反射法原理
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应力波反射法原理
锚杆无损检测原理
应力波反射法的优 势与局限性
实际应用中的注意 事项
未来发展方向与展 望
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应力波反射法原理
应力波定义：由于物体受到外力作用，在物体内部产生的应力扰动 形成机制：当物体受到冲击、振动等外力作用时，物体内部应力分布发生变化，形成应力扰动 传播方式：应力波在物体内部以波动的形式传播，类似于声波在介质中的传播 传播速度：应力波的传播速度取决于物体的材料属性、温度和应力状态
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波形识别：通过对比入射波形和反 射波形，确定锚杆的损伤程度和位 置
锚杆锚固质量无损检测
USB驱动安装
把USB线插到电脑USB口上，会 自动弹出如下菜单，按提示操 作
选择“从列表或指定位置安装 （高级）”点击下一步
选择“在搜索中包括这个位 置”，通过“浏览”找到锚杆 安装光盘中“武汉长盛智能仪 器通讯接口驱动”文件夹，点 击“确定”，再点击“下一 步”，等待安装完成
安装完成后在按照上述步骤安 装一次即可。查看端口是否安 装正常，在我的电脑上点击鼠 标右键——管理——设备管理 器——端口，查看有武汉长盛智 能仪器通信接口驱动是否正常 （如果显示上面有黄颜色提示 “？”或“！”，或不存在都 是有问题，按上面步骤重新装） 或者换一个USB驱动接口。
锚杆仪器的工作原理
JL-MG(C)锚杆质量检测仪由采集仪、发射震源、 检波器和分析处理软件组成。发射震源产生的弹 性波，沿着锚杆传播并向锚杆周围辐射能量，检 波器检测到反射回波，并由检测仪对信号进行分 析与存储。反射信号的能量强度和到达时间取决 于锚杆周围或端部的灌浆状况。通过对信号进行 处理和分析，可以确定锚杆长度以及灌浆的整体 质量（目的）。
新建
“新建”功能为新建文件并设置采集参数。工程名称、锚杆编号、采 样方式和估计杆长是必须设置的四项参数。
（1）采样方式：分为单次采集和连续采集两种（在使用超磁发射机 触发时使用连续采样，在使用手锤触发时使用单次采样）。
（2）工程名称：作为文件存放路径。
设置方法：在“工程名称”上轻按旋钮，弹出字符和数字设
数据分析
我们测得一根锚杆的波形，在分析软件上打开，首先看波形是不是合 格波，不合格的就没必要分析了。什么叫做合格波呢？波形要具有一 致性，首波起跳明显。锯齿状明显的一般定位不合格波。
若测得的波形很干净或者底部反射很明显，就没必要进行数字滤波。
锚杆无损检测的基本原理及方法
无损检测与锚杆无损检测的基本原理及方法1. 简介无损检测是指在不破坏被测物理性能和形状的前提下，通过对材料或构件进行检测，获取其内部缺陷、材料性能和结构形态等信息的一种检测方法。
锚杆无损检测是无损检测的一种应用，主要用于对混凝土结构中锚杆的质量进行评估和检测。
锚杆是一种常用的加固结构，广泛应用于土木工程、建筑工程和岩土工程等领域。
锚杆无损检测的基本原理是通过对锚杆的声波、电磁波或超声波的传播和反射特性进行分析，检测锚杆中的缺陷、腐蚀、断裂等问题，从而评估锚杆的质量和可靠性。
2. 基本原理锚杆无损检测的基本原理可以分为声波无损检测、电磁波无损检测和超声波无损检测三种。
2.1 声波无损检测声波无损检测是利用声波在材料中传播的特性进行检测的方法。
在锚杆无损检测中，常用的声波检测方法有冲击法和超声波法。
冲击法是将一个小的冲击力施加在锚杆上，通过测量冲击力的传播速度和传播时间，计算出锚杆中的缺陷位置和缺陷的性质。
缺陷的位置可以通过测量冲击波在杆体中的传播时间来确定，而缺陷的性质可以通过测量冲击波的传播速度来确定。
超声波法是将超声波传播到锚杆中，通过测量超声波的传播时间和传播速度，判断锚杆中的缺陷和腐蚀情况。
超声波在材料中的传播速度与材料的密度和弹性模量有关，当超声波遇到缺陷或腐蚀时，会发生反射或散射，从而可以检测出锚杆中的问题。
2.2 电磁波无损检测电磁波无损检测是利用电磁波在材料中传播的特性进行检测的方法。
在锚杆无损检测中，常用的电磁波检测方法有磁力线法和电磁感应法。
磁力线法是通过在锚杆上施加一个磁场，测量磁力线在杆体中的传播情况，判断锚杆中的缺陷和腐蚀情况。
当磁力线遇到缺陷或腐蚀时，会发生磁力线的偏转或集中，从而可以检测出锚杆中的问题。
电磁感应法是通过在锚杆上施加一个交变电磁场，测量感应电流或感应电磁场的变化情况，判断锚杆中的缺陷和腐蚀情况。
当感应电流或感应电磁场遇到缺陷或腐蚀时，会发生电流或电磁场的变化，从而可以检测出锚杆中的问题。
锚杆无损检测方法
锚杆无损检测方法
锚杆无损检测方法主要包括以下几种：
1. 超声波检测法：利用超声波的传播和反射原理，通过检测回波信号的强度、传播时间和反射特征来判断锚杆内部的缺陷情况。
2. 高频电磁感应法：通过电磁感应原理，利用高频电磁场对锚杆进行感应，通过检测感应信号的变化来评估锚杆的质量和缺陷。
3. 磁粉检测法：将磁性材料覆盖在锚杆表面，施加磁场后观察磁粉的分布情况，通过分析磁粉分布的变化来确定锚杆表面和内部的缺陷。
4. X射线检测法：利用X射线穿透物质的特性，通过测量射线透射的强度和能量来判断锚杆内部的缺陷情况。
5. 热红外检测法：利用红外成像技术，通过测量锚杆表面的温度分布和变化来判断锚杆内部的缺陷情况。
这些方法可以单独使用，也可以结合使用，根据不同的情况选择合适的方法进行锚杆的无损检测。
基于应力波法的锚杆无损检测
锚 固技 术作 为重要 的支护 手段 ， 具有 施工 简便 、 成本 低 、 安全快 速 等优点 ， 所 以在 工程 中应 用非 常 的 广泛 『 ｉ ｌ 。但其施 工性 质具 有 隐蔽性 ， 所 以施 工后 留下
的安 全 隐患往 往很难 察 觉 ，因此锚 固质量 检 测变 得 尤 为重要 。检 测方 法按 性质分 为无 损检 测 与有损 检
关键 词： 锚杆 ； 应力波； 无损 检测 ； 理论； 检 测仪 中图分 类号 ： Ｔ Ｂ ３ ０ ２ ． １ 文献标志码 ： Ｂ 文章编 号： １ ６ ７ １—９ ８ １ ６（ ２ ０ １ ５ ） ０ １— ０ ０ ５ ８— ０ ４
Ａｎｅ ｈ ｏｒ ｓ ｎｏ ｎ－ｄ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｗａ ｖ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏｄ
测， 因无损检 测无 论在技 术 、 经济 还是 未来的应 用前
景上 都 明显优 于有 损检 测 ， 所 以， 无损 检测 在现代 工 程 中应 用更 为广泛 。 锚 杆无损 检测 的方 法有 很 多 ， 例
介 质底 端 传播 的过 程 中会 遇 到 不 同 的波 阻抗 面 ， 此
时， 波会 发生透 射 和反射 ２种 情况 ， 透射 系数 和 反
径。 进行 锚 固质量 检测 时 ， 首先 在锚 杆端头 处施 加 瞬
态 冲击荷 载 ，应 力波 沿着 锚杆 向前 传播 的过程 中发 生反射 ， 位 于杆 端 的加速 度传感 器 记 录下反 射信 号 ，
经 系统软 件分 析后 ，通过 分析 结果 来 判断锚 固质量 的好 坏 。分析原 理是 当弹性 波从锚 杆 的端 头 向锚 固
ＢＡＯ Ｘｉ ａ ｎ ｋ ａ ｉ． ＵＵ Ｈｕ ａ ｎ ｈ ｕ ａ ｎ
锚杆锚固质量无损检测技术及应用
Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｐ ｌ ａｉｎ ｏ ｈ ｎ ｈ ｒ Ｒ ｄ Ａ ｃ ｏ ａｉ ｅｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ａ ｐｉ ｔ ｆｔ ｅ Ａ ｃ ｏ ｏ ｎ ｈ ｒ Ｑｕ ｌ ｙ ｃ ｏ ｔ
Ｌ ｓ ｌｓ ｘ ｍ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｓｅ ｓ Ｅ ａ ｎ ｔｏ
ＸＵ Ｃｈ ｇ ｅｎ （ｉｎ ｓ ａ ｓ ｏ ｔｔｏ ｓ ａｃ ｎ ｔｔｔ ｏ，ｔ，Ｎａ ｊ ｇ ２ ５ ３ ，Ｃ ｉａ Ｊａ ｇ ｕ Ｔｒｎ ｐ ｒａｉｎ Ｒｅｅ ｒｈ Ｉ ｓｉ ｅ Ｃ ． ｄ ｕ Ｌ ｎｉ １ ４ ２ ｈｎ ） ｎ Ａｂ ｒ ｔ Ａｓ ｉ ｄ ｏ ａｔ ｌ ｓｌｓ ｅ ａ ｎａｉｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｈ ｎ ｈｏ ｏ ｌｓｌｓ ｅ ａ ｎａｉ ｎ ｅ ｈｎ ｌｇ ｓｔａｃ ： ａ ｋ ｎ ｆ ｆｓ ｏ ｓｅ ｓ ｘ ｍｉ ｔｏ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ，ｔ ｅ ａ ｃ ｒ ｒ ｄ ｏ ｓｅ ｓ ｘ ｍｉ ｔｏ ｔｃ ｏ ｏ ｙ
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面设计规范 【】 Ｓ．
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原理 与施 工 技术 ［ ． 京 ： 民交 通 出 Ｍ】 北 人
ＴＡ ＳＯ Ｔ ＴＮ ＡＤ ＡＩ 《ＨＬＯ Ｂ＆ｏＲ／ １ ＲＮＰ Ｒ ＳＡ ＤＲ ＩＴ Ｎ交通Ｆ Ｆ Ｅ２１年２ ￣下半月刊 ・ ２５ １期 ． ５ ． Ｚ Ｏ ２Ａ 标准化》 ０ Ａ Ｆ Ｍ ２ ３ 总第 １／ ７ ９ ２
为粘 弹 性 体 ，锚 杆 看 作 线性 的 ，锚 固段 的 边界 条件 看作 非 线
杆 ，当锚 固长度达到锚杆直径 的 ４ ２倍时 ，抗拔力不再随锚杆
的长 度 增 加 而 增 加 。 …实 际 使 用 中 的锚 杆 长径 比 远 远 超 过 一
应力反射波法在锚杆无损检测中的应用
应力反射波法在锚杆无损检测中的应用摘要：随着科学技术的进步，锚杆锚固技术已在世界范围内的大中小型工程建设中得到广泛应用。
与此同时锚杆锚固质量的检测技术也在日益发展。
本人就目前的锚杆检测技术做了一些系统的总结，并重点介绍了应力反射波法在锚杆无损检测中的应用。
并结合工程实例证明应力反射波法是一种快速有效的无损检测方法。
关键词：锚杆；应力反射波；时域分析；频域分析目前，锚杆锚固技术在矿井巷道支护、隧道支护以及深基坑支护工程中得到了广泛的应用，同时也普遍用于铁路、交通和水利水电建设等工程。
锚杆加固技术不仅可以合理地调动岩体的自身强度和自承能力，改善岩体的应力状态，从而提高岩土结构的稳定性，而且具有施工简便、成本低廉、安全迅速等优点，因此锚杆加固技术十分迅速地得到大范围地推广应用[1]。
因此锚杆锚固质量及锚固性能的检测与评价工作至关重要。
目前锚杆锚固质量检测常用的方法为“拉拔”试验，此方法虽然具有直观可靠之优点，但却属于有损检测，经过拉拨的锚杆容易产生较大变形而失去预定锚固力。
综上可知对锚杆锚固质量快速无损检测显得格外重要。
1、国内外的研究现状1978年瑞典的H.F.Thurner提出了用超声波检测砂浆锚杆锚固质量的方法，并制造了Boltmeter检测仪。
但是由于超声波衰减严重，现场不适用。
1996年王鹤龄教授等人研制并推出了MT-1型锚杆检测仪，提出了用能量衰减系数以及振幅值比来评价锚杆锚固质量。
20世纪80年代末，中国铁道科学研究院研制出声波反射检测仪，即M-7锚杆检测仪[2]，实用机械撞击方式激振，增大了有效检测长度。
2002年重庆大学的许明博士把声波测试技术应用于锚固工程无损检测中，采用小波分析和神经网络的方法确定锚固质量以及极限锚固强度。
此外还有一些人在利用电磁波法检测锚杆锚固的质量问题方面做了一些理论研究工作[3]，但尚未付诸实践。
2、应力波反射法检测锚杆锚固质量的基本原理应力反射波法是基于一维杆件的波动理论。
锚杆锚固质量无损检测技术探讨
锚杆锚固质量无损检测技术探讨摘要：在地下工程中锚杆支护已经获得广泛应用，采用锚杆对围岩进行锚固，而锚杆锚固质量的优劣直接影响着洞室的安全。
因此采用何种方法检测锚杆锚固的质量，确保工程质量，是近年来很多专家学者研究的课题。
文章结合工程实例采用声波反射法对锚杆长度和锚固密实度进行检测，总结锚杆无损检测经验，探讨其今后发展方向。
关键词：锚杆；锚固质量；无损检测技术1基本原理和工程概况通过在锚杆端头施加一个激振力产生应力波，应力波沿杆体向锚杆底端传播，在传播过程中遇到波阻抗变化界面时就会产生反射和透射应力波。
通常砂浆充填不均匀或不密实、杆体材质发生变化等均可产生波阻抗的变化，然后采集和分析反射波的传播时间、幅值和波形特征。
通过对信号进行处理和分析，就能判断锚杆长度和注浆密实度的情况，从而评定锚杆的锚固质量。
广东抽水蓄能电站，枢纽工程主要由上水库、下水库、输水发电系统及地下厂房洞室群等辅助工程等组成。
为确保大跨度地下厂房顶拱的施工安全，控制围岩变形，采用全长粘结性锚杆进行支护，工程锚杆总数约为8万根左右，锚杆设计直径主要有φ25mm、φ28mm两种,锚孔直径分别为42mm、50mm、54mm，锚固砂浆强度为M30，设计长度主要有3～11m。
2锚杆模拟试验为积累工程锚杆的检测经验，获得真实可靠的对比数据，现场先选用该工程具有代表性的锚杆类型进行模拟试验，模拟试验分为室内锚杆试验和现场模拟锚杆试验：其中室内模拟锚杆试验3根，采用内径与锚杆孔径相同的PVC管，将外径略小于PVC管的内空软橡胶胶管套在设计不密实段的杆体上，两端用铁丝扎紧防止浆液渗入；现场模拟锚杆共11根，在通风洞风机室洞室侧壁施工，采用先注浆后安装锚杆方式进行，缺陷位置采用内空软橡胶管套在锚杆杆体上，两端用铁丝扎紧防止浆液渗入。
模型锚杆试验分别在注浆后3天、7天、14天和28天龄期进行了测试试验，根据不同龄期实测的曲线和实际缺陷类型进行对比。
3工程锚杆现场检测由于工程的特殊性，很多部位不允许进行抗拔试验，只能进行无损检测。
应力波波形分析及其在锚杆检测中的应用
锚 杆 、 固 介 质 以及 部 分 岩 石 整 体 取 出 来 ， 目测 法 对 锚 固 质 量 来 进 锚 用 定量 确定锚杆质 量的差异 。瞬时相 位将时域 波形 的相位直接用 ０～ 。 行 评 价 。虽 然 取 芯 可 以提 供 非 常 有 用 的 信 息 ， 它 不 仅 是 一 个 破 坏 性 但 ３ ０数 值 表 示 ， 弱 振 幅 处 ， 位 值 亦 不 改 变 大 小 ， ６。 在 相 而将 时域 波形 正 极 值 的检 测 手段 而 且 还 受 到 许 多 因 素 的 制 约 而 无 法 成 为 一 个 常 规 的 检 测 处 表 示 为 ３ ０～ 。 ６ 。Ｏ 的跃 迁 ， 精 确 判 断 反 射 时 刻 提 供 了手 段 。瞬 时频 率 为 手段 。 因此 ， 锚 杆 锚 固质 量 进 行 无 损 检 测 技 术 的研 究 特 别 重 要 。 对 对 反 射 波 的 出 现 表 现 特 别 敏 感 。 弱 反 射 波 出 现 时 有 大 的 瞬 时 频 率 值 在 应 力 波 锚 杆 无 损 检 测法 一 种快 速 、 效 的无 损 检 测 的方 法 。 是 有 其 表 现 基 本 方 法是 在 锚 杆 顶端 施 加 瞬 态 冲 击 荷 载 ． 由安 设 在 锚 杆 顶 端 的 传 并 感 器 接 受 反 射 信 号． 过对 反 射 信 号 进 行 时 频 域 分 析 ， 得 锚 杆 锚 固 长 ２ 主 要 问 题 通 获 度 及 锚 固质 量 等 参数 。研 究 表 明， 力 波 经 过 锚 固体 系后 ， 射 波 的 相 应 反 在 锚 杆 无 损 检 测 中， 论 是 那 种 方 法 对 检 测 波 形 特 征进 行 精 确 判 无 位 特 征 及 能 量 衰 减规 律 反 映 了锚 杆 的锚 固状 态 和 侧 阻 力 分 布 状 态 。 当 断病害 ． 均存在误差 ． 差的原因是多方面的， 它 误 具体 归纳 如 下 ： 应 力 波 经介 质 中传 播 后 ， 将 携 带 有 关 介 质 材 料 性 能 、 部 结 构 及 其 它 内 ２１ 在 应 用 无 损 检 测锚 杆 锚 固 质 量 的 时 候 ．我 们 一 般 是看 检 测 波 形 ． 组 成 的 信 息 。准 确 测定 这些 参 数 的大 小 及 变 化 ， 以推 断 介 质 的 性 能 、 可 是 否 有 规 律 和 根 据 波 形 特 征 判 读 ～ 个 应 力 波 沿 杆 体 的起 始 时 间 和 结 内部 结 构 及其 组 成 情 况 。 束 时 间 的时 间 间 隔来 判读 计 算 出 杆 体 的 纵 波 速 度 ， 后 根据 理 想 模 型 而
应力波反射法在隧道工程中锚杆锚固质量检测的应用
应力波反射法在隧道工程中锚杆锚固质量检测的应用【摘要】:隧道锚杆的施工质量检测在规范中只有提到检测抗拔力，不过一般一根锚杆只要头子上有50-100cm的锚固剂就可以满足抗拔力的要求，所以采用抗拨力检测是不能完全反映出施工中锚杆锚固质量的，应用一维弹性波反射原理，通过弹性波在锚固体系中的传播、散射、反射和衰减特性来检测分析锚杆与浆液、浆液与围岩的胶结质量及锚杆的长度、缺陷位置，有效的真实反映锚杆锚固质量，通过以云景二标项目部2个隧道的现场检测，论述无损检测技术在锚杆施工质量检测中的可行性及可靠性，为推广无损检测技术在隧道锚杆施工质量控制中的应用提供一些参考。
【关键词】锚杆水泥净浆施工控制锚杆检测【正文】一、前言锚杆施工是隧道施工过程中维护围岩稳定，保证施工安全的重要支护手段之一。
施工完成后，在一定程度上还可作为永久支护的一部分发挥作用。
因此，在施工中如何保证和检查锚杆的施工质量，是极为重要的，但从目前施工状况看，锚杆施工中主要存在以下几个问题：⑴、钻孔困难：由于作业空间狭小，岩层强度高钻到底困难。
⑵、注浆困难：因隧道围岩破碎，水泥净浆稠度小、强度低，注浆持续时间短，而且很容易倒流，或者过段时间沿缝隙流走，造成空洞。
水泥净浆稠度稠施工中注浆压力不足，很难注浆到位。
⑶、锚杆安装困难：因隧道围岩破碎，锚杆钻孔内很容易掉渣、掉块，使锚杆安装不到位或无法安装。
⑷、垫板安装困难：因边墙锚杆杆体多采用直径为22mm的螺纹钢筋，尾端不能直接安装垫板，需要焊接专门加工的有丝扣的尾端，质量难于保证。
由以上的施工困难造成锚杆长度不足、不配置垫板、布置不合理、砂浆充填不密实等诸多质量隐患，甚至“长锚短打”现象也时有发生。
采用抗拨力检测不能有效的检测锚杆的锚固质量的，采用jl-mg(c)锚杆质量检测仪检测能有效的检测锚杆的长度及注浆的饱满度。
二、工作原理及检测数据分析与判定jl-mg(c)锚杆质量检测仪由采集仪、发射震源、检波器和分析处理软件组成。
基于声波反射法的锚杆无损检测技术在水利工程中的应用
通过对该批锚杆分析发现，I级锚杆主要分布在 拱底脚处，+、皿级锚杆主要分布在两侧边墙，,级
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2020年4月第4期
广东水利水电
Nv. 4 Apr. 2020
水利水电施工，2019(2) : 17 -23. [6] 张敬，刘小强.高水头大流速临时导流底孔抗冲耐磨方
图3
实 示意
0.00 m 0.85 m 1.71 m 2.56 m 3.41 m 4.26 m 5.12 m 5.97 m 6.82 m 7.68 m 8.53 m
测 量 曲 线
相 位 曲 线
实 物 图
图4长度不足锚杆示意
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广东水利水电
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表1 锚杆质量一览
锚
部出现 结构，可 过 段
长 算锚杆饱满度，也可 过
能量法确定
锚杆饱满度$此次 所用的锚
，是通
过
能量法与有效长度法综合分析锚固饱满度$
3工程实例分析
新 引水隧洞锚喷支护工程，锚杆设计长度为
4.5 m,锚固饱满度%75%， 等级为，类，注 材
料为M25水泥砂浆$现对K3 + 121 - K3 + 151段锚杆
案优化'J].水电站设计,2018, 34(2)： 1 -3, 14. [7] 李春洪.水工抗冲耐磨混凝土的特性与工程应用[J].建
材发展导向，2012, 10(5)： 65 -69.
[8 ] Guide for Selecting Proportions for High - Strength Concreto Using Portland Cement and Other Cementitious Materiala: ACI211 4R—2008[ S]. (本文责任编辑 王瑞兰)
锚杆无损检测在水利水电工程中的应用张银雷
锚杆无损检测在水利水电工程中的应用张银雷摘要：本文介绍了锚杆无损检测的概念以及检测原理，并且对锚杆灌浆密实度做出了详细的解释，重点举例描述了锚杆无损检测在水利水电工程中的应用，对此提出了问题进行讨论，以供相关人员参考学习。
关键词：锚杆；无损检测；弹性波反射法；质量评价；前言：在水利水电工程的施工过程中，围岩被损坏，围岩应力释放，极容易产生坍塌现象，这时主要方法是用喷锚支护来加固围岩。
锚杆工程是将锚杆打入工程体中，属于具有隐藏性质的工程，常用的检测方式有两种，一种是对锚杆进行拉拔实验；另一种则是本文主要讨论的锚杆的无损检测。
以往对于锚杆施工质量检测的方法诸如：拉拔实验、开挖检查等都存在许多问题，传统的方法在锚杆工程整体性施工质量检查中存在不足之处，特别是无法检测出注浆密实度，又对锚杆本体及围岩造成损伤。
随着科技不断发展，对锚杆无损检测技术的水平在日益提高。
一、锚杆无损检测概念以及原理锚杆的无损检测法—超声波反射法，或称音频应力波反射，是近年来兴起的一种新方法，包括锚杆长度检测和灌浆密实度检测两方面。
锚杆锚固技术自上世纪 70 年代首先用于核电工程，进入 90 年代后，该技术在水利水电、工民建、交通、市政等工程中得到广泛使用。
锚杆锚固质量如何，成为工程界关注的重点之一。
锚杆锚固质量的传统检测方法是抗拉拔试验，有关研究表明，抗拉拔试验结果尚不能完全、真实地表示锚杆的锚固状况和锚固质量，运用物探方法进行锚杆锚固质量无损检测成为锚杆检测方法研究的新方向。
1978 年，瑞典的 H.F.Thurner 提出用超声能量损耗法，通过检测入射波能量与反射波能量的差异来检测锚杆锚固的密实度，该方法存在探头能量较小，锚杆有效检测长度较短的不足；中国铁道科学院，在此基础上研制出 M-7 锚杆检测仪，采用激振能量相对一致的机械撞击方式激振，增加了锚杆有效检测长度；挪威研制出全自动锚杆检测仪，检测锚杆长度 4 米；近年来，国内一些单位将小波变换和相位谱分析等数字处理技术用于锚杆无损检测研究，并取得了一些成果，但其检测方法、检测效果及检测机理仍有待深入研究。
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Ln ai
(式 1)
a i1
式中，ai，ai+1，为振动响应第 i 个t i 振 1 幅峰t与i 第 i+1个振幅峰值。样本中的极限承载力是
通过静载抗拔试验获得的。“国家体育总局航海运动学校经营用房及博物馆”工程位于青
岛市南海路6号，选取7根锚杆(图 2)的低应变动测及现场拉拔试验参数作为数据样本，其
图中，P为输入向量，R 为输入数，Q 为输入矢量(样本)，W1，b1和W2，b2分别为第 1 层、第2层神 经元的权值和阈值，S1，S2 分别为第 1 层、第 2 层神经元数，al和 a2 为输出向量。 本例中，R=5，Q=5，S1=7，S2=1。
b
8
接收波的阻尼自振基频可通过测量接收波周期的方法来计算，或通过对实测响应的离 散傅氏变换获得。地层的等效粘滞阻尼系数的估计值为
b
11
锚杆无损检测对比试验研究
锚杆施工属于隐蔽工程，水利水电工程锚杆多为全长粘结型锚杆，锚杆长度与锚杆饱 满度是锚杆质量重要指标。传统的锚杆抗拔力检测对锚杆的锚固力判断非常准确，但仍有 不足之处，一是抗拔力测试方法是一种破坏性检测。二是抗拔力并不能完全反映锚杆的锚 固状态。三是锚杆饱满度对锚固质量有较大影响，若注浆对钢筋的包裹不好，钢筋会很快 腐蚀而失去锚固作用。因此在传统抗拔力检测符合要求后，因锚杆饱满度不足造成崩塌的 事故仍时有发生。另外，传统的拉拔力检测也无法测出锚杆的实际长度，而锚杆无损检测 技术能够快速准确无损地检测锚杆长度与锚杆饱满度。
b
7
锚杆的极限承载力预测在工程中的应用采用低应变动测的五个数据:锚固长度L、锚固
体的截面直径 R、阻尼自振基频 f1、锚固波速 C0和等效粘滞阻尼系数β，作为网络输入 层五个神经元的输入数据β,锚杆的极限承载力 Qu作为网络输出层神经元的期望输出，在 能达到同样效果的情况下使网络尽量简单，BP网络设有一个隐层。
元节点之间的输入、输出值结果如图4。经过训练后的 BP 网络就具有联想功能，可以对工
程锚杆极限承载力进行预测，输入需预测工程锚杆的小应变动测参数；计算 激活值；计算 LC层神经元的激活值。
LB层各神经元
b
9
锚杆承载力预测值与现场拉拔试验所得值相差较小，说明本文所设计的网络 结构和所取的输入参数是适用的，具有代表性。人工神经网络预测能力与训练样 本集的选择有密切关系，样本集愈大，参数覆盖范围愈宽，则预测效果愈好。
b
6
利用BP神经网络进行锚杆承载力智能预测
目前，在人工神经网络的实际应用中，绝大部分的神经网络是采用 BP 网络和它的变 化形式，它也是前向网络的核心部分。BP(Back Propagation)网络，即误差反向传播神经 网络，它是在模式分类器中用的最多的一种神经网络。锚杆承受拉力的能力，一方面取决 于预应力筋的截面积和抗拉强度，另一方面，则取决于锚固体的抗拔力。锚固体的抗拔力 事先不易准确确定，它与许多因素有关，如锚固体几何形状、传力方式、岩土体的渗透性、 灌浆压力及上覆层厚度等。当用一个含有丰富频率成份的信号作为输入对锚固系统进行激 励时，由于系统的结构组成及其它物理力学性质不同，对各频率成份的抑制和增强作用发 生改变，输出信号各频率成份的能量中，包含着丰富的信息，某种或某几种频率成份能量 的改变即代表了一种锚固状态。因此，在锚固质量的应力波探测中可用声时、幅值、波形 等声参数作为判断的依据，若再加上实测到的弹性波的频谱（振幅谱、相位谱、能量谱等） 资料，可以得到比用单纯弹性波速反映岩体结构状态更有效的资料。
分类
(1)木锚杆。我国使用的木锚杆有两种，即普通木锚杆和压缩木锚杆。 (2)钢筋或钢丝绳砂浆锚杆。以水泥砂桨作为锚杆与围岩的粘结剂。 (3)倒楔式金属锚杆。这种锚杆曾经是使用最为广泛的锚杆形式之一。由于 它加工简单，安装方便，具有一定的锚固力，因此这种锚杆在一定范围内至 今还在使用。 (4)管缝式锚杆。是一种全长摩擦锚固式锚杆。这种锚杆具有安装简单、锚 固可靠、初锚力大、长锚固力随围岩移动而增长等特点。 (5)树脂锚杆。用树脂作为锚杆的粘结剂，成本较高。 (6)快硬膨胀水泥锚杆。采用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥加入外加剂 而成，具有速凝、早强、减水、膨胀等特点。 (7)双快水泥锚杆。是由成品早强水泥和双快水泥按一定比例混合而成的。 具有快硬快凝、早强的特点。
中5根(6～10 号)，用于训练样本,2根（1号、5号）作为检验样本，来验证利用训练好的BP
神经网络预测锚杆抗拔力。6～10号共 5 根锚杆的动测数据如表 1 所示：将样本集的数据
代层各入神B经P 元网之络间中的，权采值用如L图eve3n-所be示rg：-M训ar练qu后ar神dt经优元化节算点法之，间经的过输训入练、后输，出网值络。训LA练、后LB神、经LC
无损检测技术近年来快速发展，柯玉军等人应用声波透射、散射和反射理论，提出了 预应力孔道灌浆密实度检测的方法; 宋克民采用双排列电阻率法实现对垂直铺塑防渗工程 施工质量进行无损检测，测量结果表明该方法是有效的; 董廷朋等人利用瞬变电磁法地下 隐蔽工程质量进行检测。在锚杆无损检测方面，国内外学者进行了大量研究并取得丰富成 果。郭世明等1995年至1998年在大朝山水电站采用应力波法对近千根锚杆进行了质量检测， 说明采用应力波法对锚杆质量进行检测是可行的。李义等人在实验室进行了圆桶内水泥、 树脂端锚实验和试块内水泥锚杆模拟夹层及离层实验，并对应力波在不同边界约束和轴向 拉伸荷载作用下锚杆中的传播规律进行了研究。在前人的研究基础上，采用波的时域、频 域分析及瞬态导纳法相结合的方法来检测锚杆的锚固质量，并且提出了运用有效锚固长度、 幅值比、基频、频率比、衰减系数及基频点的动刚度来衡量锚杆锚固质量的优劣。我国住 房和城乡建设部、国家能源局均发布了相关规程，但如何准确可靠地开展该检测仍需大量 实验去积累经验。
锚杆无损检测(应力波反射法)原理
小组成员： 高松
郑月敏
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1
目录
1、锚杆图片模型 2、简单的分类 3、利用BP神经网络进行锚杆承载力智能预测 4、锚杆无损检测
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2
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锚杆支护实质上是把锚杆安装在巷道的围岩中，使层状的、软质的岩体 以不同的形态得到加固，形成完整的支护结构，提供一定的支护抗力，共同 阻抗其外部围岩的位移和变形。