声波反射法的锚杆无损检测技术在水利工程中的应用分析--中国期刊网

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声波反射法的锚杆无损检测技术在水利工程中的应用分析

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：楼明

[导读] 摘要：锚杆是现代水利、桥梁工程、公路工程重要的施工组成部分，对其进行无损检测可以确定锚杆的实际施工质量，提高施工的安全性。

        宁波清源工程检测试验有限公司浙江宁波 315000
        摘要：锚杆是现代水利、桥梁工程、公路工程重要的施工组成部分，对其进行无损检测可以确定锚杆的实际施工质量，提高施工的安全性。基于此，本文主要基于声波反射法对锚杆无损检测技术的应用进行探讨，分析技术应用的路径，评价锚杆锚固质量，促进该技术应用水平的提升。
        关键词：声波反射法；锚杆检测；无损检测；水利工程
        引言：涵洞、边坡支护工程的施工都离不开锚杆，但是由于其施工具有隐蔽性，出现质量问题之后不容易察觉，因而很可能由于检测不到位，影响整体隧洞、边坡支护工程的施工质量，采取无损检测的方法可以分析锚杆锚固的质量，探测锚杆锚固的长度，检测锚固的饱满度，了解实际施工的质量水平。
        一、应用价值与优势
        首先，锚杆锚固技术应用广泛，对其进行无损检测可以提高其质量水平以及饱满程度，基于声波反射法的锚杆无损检测应用成本较低，可适用于绝大多数的岩土环境，可以充分挖掘沿途的能量，从而改善岩土的自身承受能力，促进结构的科学设计，取得显著的安全效果和施工经济效果。其次，基于声波反射法的锚杆无损检测技术，可以有效识别锚杆锚固这种隐蔽工程当中的安全问题，及时了解质量安全隐患，避免出现严重的事故而造成工程经济效益下降，还可以保障工人施工的安全性，通过预见性的处理和预警机制，全面降低施工安全隐患。最后，基于声波反射法的锚杆无损检测，可以对锚杆——砂浆——围岩之间的力量对比关系进行全面的反馈，并通过信息技术图形结合大数据的自动化数据展现，将信息上传到终端网络当中，方便管理人员进行实时的查看，对故障位置进行定点定位，从而方便后期的维护，减少锚杆锚固不达标的情况，提高施工的质量安全等级。
        二、基于声波反射法的锚杆无损检测技术具体应用
        某引水隧洞施工工程采取锚杆加固方法作为支护工程，长度为5米，锚固饱满度预计设计数值为80%。周边隧洞岩石等级为四级，注浆材质为国家标准型号35#水泥砂浆。施工时为了提高锚固的饱满度以及锚固的质量，采取声波反射法对锚杆进行无损检测。经分析，全长密实锚杆占比约为92%，局部不密实锚杆占比约4%，全长不密实锚杆占比2%，长度不足锚杆占比2%。经无损检测共抽检35根锚杆，不合格率低于6%，符合该单元工程锚杆质量检测的标准。对该工程进行案例介绍，并探讨锚杆检测的实际数据情况，可为其他隧洞和边坡支护工程的锚杆检测提供有效的建议。
        （一）应用原理
        基于声波反射法对锚杆进行无损检测，主要是利用应力波的反射原理，对砂浆围岩和锚杆之间的稳定关系进行振动，了解不同维度波动情况，反映出锚杆对于混凝土砂浆的把控能力。在这种检测当中，混凝土——砂浆——周边的围岩形成了一个密实的结构，锚杆锚固嵌入到该结构当中，对于该结构的影响是多方面复杂的。通过声波反射法来对这种复杂的结构问题进行多维度的反应，可以全方面展现嵌入岩石中锚杆锚固的效果，通过横向和纵向两个坐标来分析时间向量，建立变量函数。技术人员可以通过物探雷达和传感器检测方法，对于检测设备发出的声波进行统计，绘制到二阶方程当中。主要的变量为质点振动的位移函数，通过这个函数的时间相量，分析锚杆的纵波速度，并把控位移的纵向坐标，对于应力波在砂浆和围岩当中传播的不同速度进行分析。全面了解锚杆锚固在遇到阻力时，发生的透射和反射现象，从而计算锚杆的实际质量，通过一维弹性杆的应力波变化，反射出弹性系数，计算具体的反射水平。
        要按照检测问题检测类目、检测范围、检测仪器等不同的分类方法，对于锚杆无损检测进行全面的准备，了解锚杆技术应用的范围和路径，全方面的进行统筹。并在声波计算和统计的过程当中，全方面的进行跟踪了解已经出现的错误，及时修正和完善。

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        （二）影响锚杆无损检测技术应用效果的因素
        不同的水利工程面临不同的施工环境，具体的地质水文状态差异较大，在锚杆无损检测的过程当中，只有通过全面的影响因素分析，建立更加科学适宜的二阶方程，对弹性波和应力波进行全面反馈，才能够更好的检测锚杆出现的不饱满和质量问题。
        一方面，应力波反射要建立在比较均匀的地质状态上，因而应用这种声波反射进行检测，要全面分析水利工程的施工地质环境和施工水文环境。采取前瞻性分析方法，对于锚杆锚固过程当中可能会遭遇到的、波阻抗较小的物质进行预判，从而科学地选择放样的位置和反射的波长。另一方面，锚杆注浆的饱满程度，可能会与砂浆的型号、砂浆的水灰比、围岩的硬度以及围岩的黏度高度相关，因而在测量之前，要保障小范围内上述因素比较统一，才能够通过声波衰减程度，判断出锚杆锚固的饱满程度和实际质量。
        除此之外，还要对锚杆锚固声波反射的波形进行系统性的分析，如果出现反射杂波较小、频率较高的情况，则要首先考虑全长锚杆的不密实问题。如果出现声波振幅相对小、衰减较快的情况，则要考虑局部锚杆不饱满的情况。再通过后续的反射时长测算和计量，充分反应锚杆内部的注浆情况。
        （三）无损检测的质量控制方法
        首先，为了提高无损检测的质量，要采取针对性水文设计的方法，根据水利工程的实际情况来进行锚杆锚固检测。例如，案例工程就对锚杆锚固的数据进行全方面的分析，根据实验数据采取全面准备方法，分析锚杆材质的极限抗拉张能力，探讨锚杆直径对于整体模糊效果的影响，并采取水泥砂浆测量的方法进行有效的无损检测。针对该地区水流量大冲刷作用明显的情况，选择高质量的激振器、传感器，并两组信号采集与分析仪共同完成声波反射无损检测工作。
        其次，提高无损检测的质量，还要根据锚杆锚固水平绘制出全面的信号和图形，采取波曲线、相位曲线、频谱综合分析图形的方法，对于反射波形成的波形图进行全面记录，探讨锚固饱满度受到的影响因素。在本案例工程检测当中，经过声波反射分析，发现锚杆、粘结剂、围岩组成的锚固体系一定程度上存在不饱满的情况，这种原因主要是嵌入围岩的一维均制变截面杆没有达到设计的工程要求。工程技术人员根据高精度的测量方法，对于锚杆长度和锚固饱满度的变化采取灰度模糊分析，了解广义波阻抗的实际变化，认真仔细、实事求是的分析数据。汇总成为系统数据结果，取得了良好的工程分析效果。
        （四）检测结果的展现
        对检测结果要采取系统分类方法，按照全长密实锚杆、局部不密实锚杆、全长不密实锚杆、长度不足锚杆进行系统性的分类，本次事故案例就采取这种四象限分类方法，探讨测量曲线、相位曲线、实物图之间的对比关系。①以全长密实锚杆为例，测量曲线的前部变化量较大，后部变化量小，相位曲线分布比较均匀。②而全长不密实锚杆测量曲线变化幅度不规范，相位曲线呈现出不规则的分布状态。这反映出声波反射方法具有方便、快捷、准确的特征。应用在锚杆的无损检测当中，可以通过波形图进行全面反馈，帮助设计人员了解锚杆锚固的外露长度、设计长度和饱满程度，及时发现施工的缺陷。
        结论：综上所述，基于声波反射的锚杆无损检测技术应用范围较广，是现代水利工程施工必不可少的一种技术手段。从本文分析可知，研究声波反射法有利于我们从技术进步的角度看待目前实例工程质量水平的提高，因而我们要为无损检测技术的应用创造良好的技术环境，通过数据对比和分析的方法，及时发现锚杆锚固的不饱满问题和施工质量不达标的问题。
        参考文献：
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        个人简介
        姓名：楼明，性别：男，出生年月：1990年7月，职称：助理工程师，研究方向：水利工程检测，工作单位：宁波清源工程检测试验有限公司。