金屬錨桿端錨狀態(tài)下的動測度量參數(shù)研究.pdf

1、有效錨固長度、固結波速等特征量參數(shù)已經(jīng)證明其可用定性反映錨桿的錨固質量,但為了能對錨固系統(tǒng)進行定量評價,本文開展了動測度量參數(shù)化研究。
　　首先,為了能夠準確地模擬復雜的現(xiàn)場錨固情形,對室內各種錨固測試影響因素進行了分解,然后分別對單一因素的影響進行分析,并據(jù)此設計各種工況,再按照逐因素遞加的方法進行復雜的工況試驗。主要包括:
　　(1)對自由狀態(tài)下的單獨錨桿,測試加速度傳感器的安裝方式和激勵方式;
　　(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方式與最佳激發(fā)波。然后據(jù)此設計了以下幾種主要的復雜工況:
　　(1)將錨桿固定于試驗臺上,設定張拉荷載等級,分別測定從一端固定一端自由到張拉至設計拉力值各張拉等級下的動態(tài)響應曲線;
　　(2)將錨桿錨固于預先制作好的“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,分別測定各個張拉等級下的動態(tài)響應曲線;
　　(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,理論上以一維應力波在桿中傳播規(guī)律為依據(jù),計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,分析了在無能量損失時的理想狀況下,從一端固定一端自由至兩端固定邊界條件,計算得到一次縱向振動

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,從而為試驗中重點分析振動信號的低頻部分奠定了一定的理論基礎。
　　第三,根據(jù)應力波在介質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行了計算,得出了動態(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)場評價奠定了理論基礎。
　　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,提出了直接進行時域波形衰減的計算方法;而對信噪比相對較低,且頻譜分布較寬的振動信號,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節(jié)信號頻譜圖;進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算,找到了可較準確反映錨固狀態(tài)相關的兩個特征量,即單個平均行波周期所需時間以及錨固段張拉