隧道錨桿質(zhì)量無損檢測

檢測基本原理

　　1.1工作原理

　　在隧道內(nèi)錨桿、混凝土砂漿和圍巖組成的系統(tǒng)中, 密實(shí)狀態(tài)下的錨固劑凝固后, 密實(shí)度與錨桿桿體的密實(shí)度十分相近, 在錨桿孔中, 其與錨桿桿體緊密握裹, 可近似為一個(gè)組合桿體。而錨桿與錨固劑的強(qiáng)度明顯大于隧道圍巖, 故完全錨固時(shí)可把其組合體近似看作是嵌入圍巖的一維桿狀體, 但實(shí)際上有時(shí)不能完全錨固, 形成砂漿不連續(xù), 此時(shí)錨桿的抗拔力下降, 這是需要檢測的內(nèi)容。

　　由錨桿端部發(fā)射的聲頻應(yīng)力波經(jīng)桿體向錨桿內(nèi)傳播, 當(dāng)遇到存在波阻抗差異的界面(如空洞、錨桿與砂漿等界面) , 將發(fā)生反射、透射或散射。在實(shí)際工程中透射波不易測得, 但反射波可在其傳至錨桿頂端時(shí), 通過固定在錨桿頂部的傳感器(加速度型或速度型) 測得, 由于反射波攜帶錨固系統(tǒng)內(nèi)的信息, 將其放大、濾波和數(shù)據(jù)處理, 識(shí)別來自不同部位的反射信息。根據(jù)這些反射信息, 結(jié)合其他工程資料, 可判斷錨固系統(tǒng)不同部位的錨固質(zhì)量。超聲波錨固系統(tǒng)無損檢測原理。

　　1.2分析原理

　　應(yīng)力波法是基于一維桿件的波動(dòng)理論。根據(jù)波在錨桿中傳播的一維波動(dòng)方程及波在上、下界面處質(zhì)點(diǎn)位移的連續(xù)條件和力的平衡條件。

　　可以看出, 在桿中截面面積或材料性質(zhì)發(fā)生變化時(shí), 入射波將在該截面上發(fā)生反射和透射。其反射波和透射波幅值的大小與截面面積和波阻抗相對(duì)變化的程度有關(guān)。當(dāng)錨桿、砂漿和圍巖澆灌均勻密實(shí)時(shí), 由于三者之間的波阻抗差異不大, 因此有大部分能量透射出去, 只有小部分能量反射回來。當(dāng)砂漿澆灌不均勻、不密實(shí)時(shí), 則在砂漿中出現(xiàn)空隙, 在空隙處呈現(xiàn)出強(qiáng)的波阻抗差異, 反射波能量大大增強(qiáng)。通過分析反射波與入射波之間的能量關(guān)系, 可以判斷出錨桿、錨固系統(tǒng)的密實(shí)程度。同時(shí), 當(dāng)應(yīng)力波遇到錨固缺陷時(shí), 原有的振動(dòng)發(fā)生變化, 表現(xiàn)為在缺陷處產(chǎn)生了相位突變, 因此可以通過分析反射波的相位變化位置判斷出錨固缺陷的位置。