巖土工程錨桿檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、巖土工程錨桿檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀巖土工程錨桿檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[摘要]在巖土工程中錨桿支護技術(shù)應(yīng)用較廣。因此對于錨桿施工質(zhì)量檢測要求較高。本文綜述了目前國內(nèi)外錨桿施工質(zhì)量檢測技術(shù)為進一步研究更為先進的錨桿無損檢測技術(shù)打下一定基礎(chǔ)。[關(guān)鍵詞]錨桿檢測巖土工程[中圖分類號]TU753.1[文獻標識碼]A[文章編號]10028498(2007)S0034403巖土工程錨固技術(shù)是以錨桿噴射混凝土支護為主要技術(shù)措施的在巖土體的利用、整治和改造中有效控制

2、巖土體的穩(wěn)定性使之具有服務(wù)功能的加固技術(shù)的總稱[1]。巖土錨固能充分發(fā)揮巖土能量調(diào)用和提高巖土的自身強度和自穩(wěn)能力大大減輕結(jié)構(gòu)物自重節(jié)約工程材料并確保施工安全與工程穩(wěn)定具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益因而世界各國都大力發(fā)展巖土錨固技術(shù)[2]。在巖土錨固工程中錨桿支護占有重要地位。錨桿加固技術(shù)具有安全快速、低成本等特點一開始就得到人們的廣泛關(guān)注和高度重視。1911年美國首先用巖石錨桿支護礦山巷道1934年阿爾及利亞的舍爾法壩加高工程使用預(yù)應(yīng)力

3、錨桿?，F(xiàn)在錨桿支護已經(jīng)發(fā)展成為地下工程的一種主要支護形式。例如美國、澳大利亞的地下工程支護中錨桿支護占90%以上。西歐、中歐及日本等國經(jīng)過近20多年的發(fā)展錨桿支護也已成為地下工程的主要支護形式。我國錨桿加固技術(shù)早在20世紀50年代中期就已經(jīng)起步。近年來隨著經(jīng)濟的加強錨桿支護技術(shù)在我國也得到了迅猛的發(fā)展支護量成倍增加新的科研成果不斷涌現(xiàn)。從硬巖發(fā)展到松軟、破碎圍巖從小斷面發(fā)展到大斷面硐室、交叉點、馬頭門等從一般條件發(fā)展到大冒頂、大淋水、底

4、鼓和地質(zhì)構(gòu)造帶等復(fù)雜條件從地下工程支護發(fā)展到地上工程維修從僅受靜壓作用的地下工程發(fā)展到受動壓影響的地下工程。在礦山、交通、建筑、水利水電、軍事人防等工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前僅三峽船閘各類錨桿數(shù)量就共達180276根其中直立墻高強錨桿92657根、普通錨桿8985根、鎖口錨桿8153根。由此可見錨桿已經(jīng)在巖土工程和地下工程中占有不可缺少的地位。因此對錨桿結(jié)構(gòu)健康狀況檢測的研究也就具有很強的經(jīng)濟意義和社會意義。傳統(tǒng)的錨桿錨固狀態(tài)的檢

5、測手段主要有兩種:1)對錨桿荷載變化進行長期或短期觀測可采用按機械、液壓、振動、電氣和光彈原理制作的各種不同類型的測力計。但這些測力計一般需要預(yù)埋受電磁場干擾大在潮濕、溫差大的條件下靈敏度大大降低更不能適應(yīng)在偏載和爆破震動、坍落巖石的沖擊下長期正常工作。2)對于工程界廣泛使用的未預(yù)埋測力計的錨桿過去沒有可靠的監(jiān)測設(shè)備主要依靠對錨桿的抗拔力測試。其張拉荷載是靠張拉千斤頂?shù)幕钊娣e和油泵壓力換算的。這種方法雖然適用于這些場合但卻存在著許多不

6、足如方法是一種破壞性檢測抗拔力并不能完全反映錨桿的錨固狀態(tài)等。這種形勢下我們迫切需要一種既簡便經(jīng)濟又迅速可靠的錨桿質(zhì)量檢測方法為施工質(zhì)量控制和工程可靠性檢測提供可靠的手段。因此研究和應(yīng)用新的方法來彌補靜載荷試驗法是十分必要和具有重要意義的。1)國外錨桿檢測研究現(xiàn)狀驗和現(xiàn)場試驗從而論證了采用軸對稱模態(tài)導(dǎo)波檢測錨桿錨固質(zhì)量的可行性。但他只是對此做出了定性的分析沒有建立檢測信號與錨固質(zhì)量的相關(guān)關(guān)系。2)國內(nèi)錨桿檢測研究現(xiàn)狀由于大規(guī)模的錨桿錨固

7、巖土工程的處理技術(shù)工作在我國近幾年才開始進行其錨固質(zhì)量檢測驗收工作仍處于初步階段。目前在傳統(tǒng)的錨桿錨固質(zhì)量檢測中檢測的是錨桿的抗拉力所使用的儀器是錨桿拉力計或扭力矩扳手。如兗礦集團東宇選礦設(shè)備公司生產(chǎn)的MLC型錨桿測力儀為便攜式數(shù)字測力儀器。這種新型錨桿預(yù)緊力測試儀由螺母套筒、扭力傳感器、扳手、液晶顯示器、電源開關(guān)、峰值保持系統(tǒng)、儀表本體等組成。通過動摩擦扭緊力矩來控制錨桿預(yù)緊軸向力的大小。扭緊力矩則是利用應(yīng)變扭力傳感器來檢測的。除此之

8、外國內(nèi)的研究主要集中在利用應(yīng)力體波檢測錨桿錨固質(zhì)量。鐵道部科學(xué)研究院鐵建所的鐘世航教授于1992年提出用聲波能量對比的方法使用機械撞擊的激發(fā)方式和水作耦合劑耦合接收傳感器的手段來研究錨桿的握裹水泥砂漿灌注的飽和度與反射振幅的關(guān)系并研制了TM1錨桿質(zhì)量檢測儀樣機。該儀器分析功能簡單用機械撞擊的激發(fā)方式使激發(fā)的能量具有很大隨機性信號不夠穩(wěn)定一直無法完善成正式產(chǎn)品?；茨系V業(yè)學(xué)院的王鶴齡[3]等人研究了錨桿桿體內(nèi)應(yīng)力波的傳播規(guī)律和不同邊界條件約

9、束下波的反射特征利用波動方程反演錨桿邊界條件的方法得出了波動能量隨有效錨固長度的增大呈指數(shù)規(guī)律衰減的特征并且研制了由微電腦控制的防爆型MJ1型錨桿檢測儀與設(shè)備。但結(jié)果不僅與TM1錨桿質(zhì)量檢測儀存在同樣的缺陷和局限性而且由于種種原因沒有進一步發(fā)展下去。武漢長盛工程檢測技術(shù)開發(fā)有限公司研制一套JLMG錨桿質(zhì)量檢測儀(見圖3)把信號的能量特征與相位特征相結(jié)合從而對錨桿長度及錨固狀態(tài)做出判斷。但必須與已知長度的參考錨桿進行對比并且對于所用的錨桿

10、類型和巖石條件進行對比試驗才能對試驗結(jié)果做出解釋。其存在著與瑞典的產(chǎn)品相同的缺點即只能確定錨桿的相對錨固質(zhì)量。圖3JLMG錨桿質(zhì)量檢測儀重慶大學(xué)許明[4]等在室內(nèi)模型試驗的基礎(chǔ)上探討了錨桿的錨固及失效機理就聲波的波速和振幅特性和決定巖體穩(wěn)定性的一系列因素的關(guān)系進行了分析采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與灰色系統(tǒng)理論來預(yù)測錨桿承載力。同時他也指出目前這種方法在某些方面(如難于探測波阻抗?jié)u進的變化、錨頭和錨桿尾部附近出現(xiàn)的缺陷以及多缺陷識別等)存在一定的困難。