高速公路锚杆锚固质量无损检测技术

2015-09-18 186 0

   【摘要】在不同的波阻抗面,声频应力波所反射的能量及相位会出现相应的变化。基于此原理,应用发射和接收声波的特殊装置,检测了衡阳至邵阳高速公路工程的锚杆锚固质量,在此基础上,并进一步探讨了声频应力波对锚杆锚固质量的无损检测技术。
 
  引言
 
  对锚杆有没有根据设计要求起到应有的效果,其中一个极其重要的指标就是检验锚杆(全长粘结砂浆)的握裹水泥砂浆的灌注是否达到饱满程度。以抗拔力来对锚杆进行检验,这是一种传统的检测方法,实践表明,对于施工质量的高低,应用传统检测方法是很难成功地进行确定。通过一系列的试验操作,其结果显示,就高强螺纹锚杆而言,若锚杆直径不到锚杆长度的1/42时,则即使增加锚杆的长度,握裹力也不会随之跟着增加。以下就针对湖南衡阳至邵阳高速公路加固边坡工程及整治路堑边坡质量检测评价的要求,把声频应力波无损检测技术与抗拔力实验方法结合起来,应用到高速公路工程锚杆锚固质量的检测中。

  1无损检测技术阐述
 
  形状为圆柱体的工程锚杆构件,若其长度L远远大于其直径d,则对锚杆进行分析就可应用弹性波中的一维杆件理论。因胶结在一起的混凝土与锚杆钢筋,同旁边的岩土形成较大的弹性波且其波阻抗有差异,故进行无损检测锚杆,若应用弹性波理论,就可以把锚杆当作一维弹性杆件来处理。有关锚杆检测的一维弹性波波动方程可表示为:
 
  在水泥砂浆、锚杆及围岩所构成的体系中,发射锚杆端部的声波,通过锚杆后传播于四面八方,在这两个界面(围岩与砂浆之间的界面及砂浆与锚杆之间的界面)上,所出现的发射和透射都极其复杂,而且能量会产生衰减,通过变截面杆——这个锚固体系简化模型的研究,可以得到以下两式:
 
  在锚杆体系中,把这三者(围岩、砂浆及锚杆)之间灌注得既密实又均匀,则当透射到本围岩体的绝大部分应力波,发射回来的就只有其中的一小部分,并且具有一定的规律性。若这三者之间的砂浆灌注得既不密实,也不均匀时,就会在其中形成空穴,那些波阻抗大小不一致的变化面就会在空穴出产生。这就意味着不同强度的发射信号将被迭加在原有信号上,或者反射波本不会产生的地方反而出现反射波,依据强弱不一的反射波及位置,就可把锚杆锚固质量判定出来并对其进行下一步的分级。
 
  2检测方法、检测仪器及软件处理系统的简介
 
  2.1关于检测方法
 
  当前有比较多种检测方法。根据螺纹钢筋具有均匀的介质且具有比较稳定速度这一特点,把发射装置和接收转化器安放在锚杆螺纹钢筋的外露端进行检测,这种检测方法不仅有比较稳定的信号,而所得到的结果也比较简单,对于检测结果的准确性及精度也可大大得到提高,因此这种检测方法在目前是最经常使用的一种方法。
 
  2.2关于检测仪器
 
  具体进行检测时,通常把LX岩土工程质量检测分析仪作为其检测仪器,这种仪器不仅声波发射和接收独特,而软件分析系统也独特;最新型超磁致伸缩材料被用来制作该仪器的声波发射震源,具有宽频带、短余振、体积小以及大功率等优点;它外形虽细小,但因其接收频带宽而使其灵敏度得到大大提高。
 
  2.3关于软件处理系统
 
  这个处理系统不仅能够预处理原始数据,而且还具有以下这几大功能:1)普通分析;2)时频分析;3)小波多尺度分析;4)小波奇异性分析等。
 
  3声频应力波无损检测技术在衡邵高速公路工程中的具体应用
 
  衡阳至邵阳这段高速公路全长130.5km,全线采用双向四车道高速公路标准建设,行车速度设计为100km/h,整个路面以沥青混凝土为主;衡邵高速公路在进行整治路堑边坡工程及稳定边坡工程中,其锚杆长度为8m~16m,应用LX岩土工程质量检测分析仪作为检测仪器,并且结合进行锚杆检测的特殊检波器及声波震源,在外露钢筋端进行发射和接收的这种观测方式来进行检测。以弹性波波动理论的数据处理和分析来对锚杆锚固质量的数据进行检测,参照所接收到的弹性波波形特点,来分类评价锚杆的锚固质量,具体如表2所示。
 
  4结论
 
  综上所述可知,对于高速公路锚杆锚固质量检测中,采用声频应力波测试技术进行锚杆锚固质量无损检测,不仅技术上可行,而且还能为今后我国高速公路进行边波加固工程提供可靠的质量保障。

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