金屬錨桿端錨狀態(tài)下的動(dòng)測度量參數(shù)研究.pdf

1、有效錨固長度、固結(jié)波速等特征量參數(shù)已經(jīng)證明其可用定性反映錨桿的錨固質(zhì)量,但為了能對錨固系統(tǒng)進(jìn)行定量評價(jià),本文開展了動(dòng)測度量參數(shù)化研究。
　　首先,為了能夠準(zhǔn)確地模擬復(fù)雜的現(xiàn)場錨固情形,對室內(nèi)各種錨固測試影響因素進(jìn)行了分解,然后分別對單一因素的影響進(jìn)行分析,并據(jù)此設(shè)計(jì)各種工況,再按照逐因素遞加的方法進(jìn)行復(fù)雜的工況試驗(yàn)。主要包括:
　　(1)對自由狀態(tài)下的單獨(dú)錨桿,測試加速度傳感器的安裝方式和激勵(lì)方式;
　　(2)托盤與錨

2、桿的連接方式,以及加速度傳感器的安裝方式和激勵(lì)方式;
　　(3)錨桿的不同約束方式與張拉方式。
　　通過自由狀態(tài)下錨桿的這種單因素以及逐漸增加因素的方法,得到了加速度傳感器最佳安裝方式和激勵(lì)方式與最佳激發(fā)波。然后據(jù)此設(shè)計(jì)了以下幾種主要的復(fù)雜工況:
　　(1)將錨桿固定于試驗(yàn)臺(tái)上,設(shè)定張拉荷載等級,分別測定從一端固定一端自由到張拉至設(shè)計(jì)拉力值各張拉等級下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線;
　　(2)將錨桿錨固于預(yù)先制作好的“穩(wěn)定巖體

3、”中,在同固定張拉工況相同的張拉荷載等級下,分別測定各個(gè)張拉等級下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線;
　　(3)針對錨固系統(tǒng)有可能出現(xiàn)的錨桿桿體非軸拉(剪拉、彎拉)工況,室內(nèi)條件下分別模擬了一端固定一端剪拉、彎拉、一端錨固一端剪拉、彎拉工況。
　　第二,理論上以一維應(yīng)力波在桿中傳播規(guī)律為依據(jù),計(jì)算出一端固定一端彈性支承錨桿模型在瞬態(tài)激發(fā)力作用下的振動(dòng),分析了在無能量損失時(shí)的理想狀況下,從一端固定一端自由至兩端固定邊界條件,計(jì)算得到一次縱向振動(dòng)

4、各次諧振頻率所含能量特性的規(guī)律,指出基頻所含能量比例均占80％以上,從而為試驗(yàn)中重點(diǎn)分析振動(dòng)信號的低頻部分奠定了一定的理論基礎(chǔ)。
　　第三,根據(jù)應(yīng)力波在介質(zhì)交界面上的能量衰減、反射特性,建立了錨桿桿體吸收衰減能量損失解析式,并對散射衰減下的錨固體系一次行波周期的固端反射衰減進(jìn)行了計(jì)算,得出了動(dòng)態(tài)影響區(qū)域,即控制體積的大小,從而為確定模型尺寸以及現(xiàn)場評價(jià)奠定了理論基礎(chǔ)。
　　第四,采用小波分析和長度分形維的方法,不僅提取出了有

5、效信號,而且也提取出了整周期位置。其中,對于自由錨桿等邊界條件簡單的條件下,對信噪比較高的工況,提出了直接進(jìn)行時(shí)域波形衰減的計(jì)算方法;而對信噪比相對較低,且頻譜分布較寬的振動(dòng)信號,首先采用了小波消噪的方法,然后再選擇合適的小波基,分析逼近信號,得到了有用逼近信號以及細(xì)節(jié)信號頻譜圖;進(jìn)而再采用長度分形維的MATLAB編程方法以及建立在逼近信號上的衰減計(jì)算,找到了可較準(zhǔn)確反映錨固狀態(tài)相關(guān)的兩個(gè)特征量,即單個(gè)平均行波周期所需時(shí)間以及錨固段張拉