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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。
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。
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。
锚杆无损检测原理引言：锚杆是一种用于加固土体或岩体的结构材料，常用于地下工程、岩体支护以及建筑物的基础加固。
为了保证锚杆的质量和安全性，无损检测技术被广泛应用于锚杆的质量评估和结构健康监测。
本文将介绍锚杆无损检测的原理和方法。
一、无损检测的定义和意义无损检测是指在不破坏材料或结构完整性的前提下，通过使用适当的仪器和设备，对材料或结构进行检测、评估和监测的一种技术。
锚杆无损检测的目的是为了发现潜在的缺陷或损伤，并及时采取措施修复或更换锚杆，以确保其正常工作和使用寿命。
二、锚杆无损检测的原理锚杆无损检测的原理基于声波传播和回波信号分析。
一般来说，无损检测可以通过以下几种方法进行：1. 超声波检测：超声波是一种机械波，它在材料中传播时会受到材料的密度、弹性模量等物理性质的影响。
通过发送超声波脉冲，并记录回波信号的强度和时间延迟，可以判断锚杆内部是否存在缺陷或损伤。
2. 震动检测：震动检测是利用锚杆的固有频率和振动模态来判断其结构完整性的一种方法。
通过在锚杆上施加外力或激励，并测量锚杆的振动响应，可以计算出锚杆的固有频率和振动模态，从而判断锚杆是否存在缺陷或损伤。
3. 磁粉检测：磁粉检测是一种常用的无损检测方法，适用于金属锚杆的检测。
通过在锚杆表面涂覆磁粉，并施加磁场，可以观察到磁粉在锚杆表面的分布情况。
如果锚杆存在裂纹或缺陷，磁粉会在缺陷处集聚，形成明显的磁粉斑点。
4. 热红外检测：热红外检测是利用红外相机记录物体表面的热辐射图像，通过分析图像中的温度分布来判断物体的结构完整性。
在锚杆无损检测中，热红外检测可以用于检测锚杆表面的温度变化，从而判断锚杆内部是否存在缺陷或损伤。
三、锚杆无损检测的方法锚杆无损检测可以通过以下几种方法进行：1. 手持式无损检测仪器：手持式无损检测仪器是一种便携式设备，通常由超声波发射器、接收器、震动传感器或磁粉涂布器等组成。
操作人员可以通过手持仪器对锚杆进行检测，并即时获取检测结果。
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。
