巖土工程錨桿檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、巖土工程錨桿檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀巖土工程錨桿檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[摘要]在巖土工程中錨桿支護(hù)技術(shù)應(yīng)用較廣。因此對(duì)于錨桿施工質(zhì)量檢測(cè)要求較高。本文綜述了目前國(guó)內(nèi)外錨桿施工質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)為進(jìn)一步研究更為先進(jìn)的錨桿無(wú)損檢測(cè)技術(shù)打下一定基礎(chǔ)。[關(guān)鍵詞]錨桿檢測(cè)巖土工程[中圖分類(lèi)號(hào)]TU753.1[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]10028498(2007)S0034403巖土工程錨固技術(shù)是以錨桿噴射混凝土支護(hù)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(qiáng)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(jì)效益和社會(huì)效益因而世界各國(guó)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(hù)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(diǎn)一開(kāi)始就得到人們的廣泛關(guān)注和高度重視。1911年美國(guó)首先用巖石錨桿支護(hù)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(hù)已經(jīng)發(fā)展成為地下工程的一種主要支護(hù)形式。例如美國(guó)、澳大利亞的地下工程支護(hù)中錨桿支護(hù)占90%以上。西歐、中歐及日本等國(guó)經(jīng)過(guò)近20多年的發(fā)展錨桿支護(hù)也已成為地下工程的主要支護(hù)形式。我國(guó)錨桿加固技術(shù)早在20世紀(jì)50年代中期就已經(jīng)起步。近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的加強(qiáng)錨桿支護(hù)技術(shù)在我國(guó)也得到了迅猛的發(fā)展支護(hù)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(diǎn)、馬頭門(mén)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(hù)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(dòng)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(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前僅三峽船閘各類(lèi)錨桿數(shù)量就共達(dá)180276根其中直立墻高強(qiáng)錨桿92657根、普通錨桿8985根、鎖口錨桿8153根。由此可見(jiàn)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(duì)錨桿結(jié)構(gòu)健康狀況檢測(cè)的研究也就具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。傳統(tǒng)的錨桿錨固狀態(tài)的檢

5、測(cè)手段主要有兩種:1)對(duì)錨桿荷載變化進(jìn)行長(zhǎng)期或短期觀測(cè)可采用按機(jī)械、液壓、振動(dòng)、電氣和光彈原理制作的各種不同類(lèi)型的測(cè)力計(jì)。但這些測(cè)力計(jì)一般需要預(yù)埋受電磁場(chǎng)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(dòng)、坍落巖石的沖擊下長(zhǎng)期正常工作。2)對(duì)于工程界廣泛使用的未預(yù)埋測(cè)力計(jì)的錨桿過(guò)去沒(méi)有可靠的監(jiān)測(cè)設(shè)備主要依靠對(duì)錨桿的抗拔力測(cè)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(chǎng)合但卻存在著許多不

6、足如方法是一種破壞性檢測(cè)抗拔力并不能完全反映錨桿的錨固狀態(tài)等。這種形勢(shì)下我們迫切需要一種既簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)又迅速可靠的錨桿質(zhì)量檢測(cè)方法為施工質(zhì)量控制和工程可靠性檢測(cè)提供可靠的手段。因此研究和應(yīng)用新的方法來(lái)彌補(bǔ)靜載荷試驗(yàn)法是十分必要和具有重要意義的。1)國(guó)外錨桿檢測(cè)研究現(xiàn)狀驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)從而論證了采用軸對(duì)稱模態(tài)導(dǎo)波檢測(cè)錨桿錨固質(zhì)量的可行性。但他只是對(duì)此做出了定性的分析沒(méi)有建立檢測(cè)信號(hào)與錨固質(zhì)量的相關(guān)關(guān)系。2)國(guó)內(nèi)錨桿檢測(cè)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(guó)近幾年才開(kāi)始進(jìn)行其錨固質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)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(cè)中檢測(cè)的是錨桿的抗拉力所使用的儀器是錨桿拉力計(jì)或扭力矩扳手。如兗礦集團(tuán)東宇選礦設(shè)備公司生產(chǎn)的MLC型錨桿測(cè)力儀為便攜式數(shù)字測(cè)力儀器。這種新型錨桿預(yù)緊力測(cè)試儀由螺母套筒、扭力傳感器、扳手、液晶顯示器、電源開(kāi)關(guān)、峰值保持系統(tǒng)、儀表本體等組成。通過(guò)動(dòng)摩擦扭緊力矩來(lái)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(lái)檢測(cè)的。除此之

8、外國(guó)內(nèi)的研究主要集中在利用應(yīng)力體波檢測(cè)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(duì)比的方法使用機(jī)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(lái)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(cè)儀樣機(jī)。該儀器分析功能簡(jiǎn)單用機(jī)械撞擊的激發(fā)方式使激發(fā)的能量具有很大隨機(jī)性信號(hào)不夠穩(wěn)定一直無(wú)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(dòng)方程反演錨桿邊界條件的方法得出了波動(dòng)能量隨有效錨固長(zhǎng)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(cè)儀與設(shè)備。但結(jié)果不僅與TM1錨桿質(zhì)量檢測(cè)儀存在同樣的缺陷和局限性而且由于種種原因沒(méi)有進(jìn)一步發(fā)展下去。武漢長(zhǎng)盛工程檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司研制一套JLMG錨桿質(zhì)量檢測(cè)儀(見(jiàn)圖3)把信號(hào)的能量特征與相位特征相結(jié)合從而對(duì)錨桿長(zhǎng)度及錨固狀態(tài)做出判斷。但必須與已知長(zhǎng)度的參考錨桿進(jìn)行對(duì)比并且對(duì)于所用的錨桿

10、類(lèi)型和巖石條件進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)才能對(duì)試驗(yàn)結(jié)果做出解釋。其存在著與瑞典的產(chǎn)品相同的缺點(diǎn)即只能確定錨桿的相對(duì)錨固質(zhì)量。圖3JLMG錨桿質(zhì)量檢測(cè)儀重慶大學(xué)許明[4]等在室內(nèi)模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上探討了錨桿的錨固及失效機(jī)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(jìn)行了分析采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與灰色系統(tǒng)理論來(lái)預(yù)測(cè)錨桿承載力。同時(shí)他也指出目前這種方法在某些方面(如難于探測(cè)波阻抗?jié)u進(jìn)的變化、錨頭和錨桿尾部附近出現(xiàn)的缺陷以及多缺陷識(shí)別等)存在一定的困難。