锚杆无损检测(应力波反射法)原理

锚杆无损检测对比试验研究王扬圣;曹广越【摘要】文章利用应力波反射法在室内和工程现场开展锚杆无损检测对比试验研究,检测锚杆长度和锚杆饱满度,分析影响因素,积累模型锚杆图谱,以提高错杆无损检测的准确性.【期刊名称】《水利技术监督》【年(卷),期】2015(023)004【总页数】5页(P5-8,11)【关键词】锚杆;锚杆长度;锚杆饱满度;无损检测【作者】王扬圣;曹广越【作者单位】深圳市水务工程质量监督站,广东深圳518018;深圳市水务工程检测有限公司,广东深圳518018【正文语种】中文【中图分类】TU459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。

无损检测技术近年来快速发展，柯玉军［1］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［2］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［3］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［4］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［5-7］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。

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。

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。

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。