煤矿锚杆支护无损检测技术与应用

为了寻求能快速、实时、无损检测煤矿井下巷道锚固质量的方法,研究了应力波在井下锚杆系统中的传播和反射原理,研制成功本安型锚杆无损检测仪.以外力给锚杆外露端施加一瞬态激振力,所产生的应力波在锚杆杆体中传播,遇锚固位置或里端面反射,由锚杆外露端头的传感器接收反射信号,通过对所接收的反射信号进行时域、频域的处理分析,获得锚杆的锚固长度、工作荷载、极限承载能力等参数.锚杆检测仪经过大量的实验室和井下现场测试,结果表明:检测仪检测数据与锚杆实际参数相差在7%以内.     

GFRP锚杆无损检测应力波频率的选择

锚固工程属于隐蔽工程,为能够掌握锚杆的锚固质量以及损伤情况,可采用无损检测技术对锚杆的锚固情况进行检测分析,来判断锚杆的完整性以及锚固工程的可靠性,应力波检测法是无损检测技术的一种方法。目前,锚杆的应力波无损检测技术的研究大多是针对金属材质的锚杆,而对非金属材质的锚杆研究较少,采用FLAC~(3D)对玻璃钢(GFRP)锚杆进行无损检测数值模拟,利用该软件在非线性动力学分析上的优势,建立计算模型,记录锚固系统在不同频率下的速度时程曲线,分析了应力波在不同频率下的传播特性以及衰减规律。根据固结波速的衰减速率得出结论:玻璃钢锚杆无损检测理想应力波激发频率在30~40 k Hz范围内。     

应力波法锚杆锚固质量无损检测现场实验研究

为了验证应力波锚杆无损检测法的有效性,结合国阳二矿进行的现场试验,采用CMT(A)锚杆弹性波无损检测仪,采集应力波波形,利用分析处理软件对实测波形进行分析处理,得出锚杆的锚固长度、工作荷载、固结波速等信息,评价锚杆的锚固质量。经过对比发现应力波锚杆检测法能较准确的评价锚杆的锚固长度、工作荷载等信息。研究表明:应力波锚杆无损检测法是一种实时、有效的检测方法,适合对锚杆的锚固质量进行大范围普查。     

预应力锚杆弹性波检测的激振波及其传播规律研究

由于预应力的影响,煤矿预应力锚杆的振动特性与非预应力锚杆截然不同,通过理论分析、数值模拟和现场实测,分析了预应力锚杆弹性波检测的激振及其振动特性.采用理论分析和数值模拟方法分析了预应力锚杆锚固体波速的影响因素,得出了锚固体波速计算公式;并分析了激振应力波在预应力锚固系统内的传播规律.预应力和锚固体黏结强度大小不仅影响反...     

锚杆锚固力无损检测的数值模拟

为了验证锚固力计算关系式的实用性,分别从时域和频域2个方面分析了应力波在锚固锚杆中传播特性,结合锚固力计算关系式得出锚固力,并进行不同工作荷载下锚杆拉出位移的数值模拟得出锚固力,最后通过对比两者得出的锚固力数值,得出如下结论:预应力可以增大首波过后的应力波峰值,当峰值过大时,会影响锚固起始位置的识别;随着工作荷载增大到一定程度,锚杆锚固质量开始受损,锚固力降低,必须精准控制锚杆预应力;无损检测锚杆锚固力具有实用意义。     

横向激振力作用下锚杆动力响应分析

在锚杆无损检测技术中主要是根据测定锚杆的动力响应信号,从而计算出锚杆锚固质量的各种参数。建立锚杆横向振动力学模型,采用ANSYS数值模拟的方法,对锚杆支护系统进行瞬态动力学分析,确定了系统中锚杆工作载荷、刚度阻尼系数和采样位置的不同对锚杆横向振动响应信号的影响规律。     

巷道顶板锚固体应力波传播特性数值试验与应用

煤矿巷道顶板树脂锚杆锚固质量应力波法无损检测的实质在于准确测试并分析应力波的传播特性,目前对锚固体中应力波传播特性的认识并不全面。本文数值计算不同围岩类型、不同岩层组合、不同密实度、不同工作载荷锚固体模型中应力波的传播特性。数值计算结果表明锚固体不同失稳模式下的波导特征存在差异性,即:锚固体中波速与围岩岩性具有很好的相关性,依据波速可识别围岩岩性;层状锚固体围岩分界面处应力波发生反射,根据反射特征和反射时间可确定岩层属性和位置;提出一种依据底端反射波幅值比判断密实度的方法;围岩越"坚硬",锚杆横向振动固有频率越大,且高阶固有频率与轴向工作荷载近似呈线性关系。利用开发的无损检测仪现场测试分析了顶板锚固体中应力波的频率域曲线,依据测试的横向振动频率曲线可判别顶板锚固体的失稳模式,对于易失稳的顶板便于采取及时主动加固措施避免灾害发生。     

混凝土锚杆的瞬态动力响应实验研究

为了对不同锚固状态的混凝土锚杆的锚固质量进行快速、有效的无损检测,基于低应变应力波反射法进行了混凝土锚杆的瞬态动力响应实验研究.通过自由、完整及不同密实度缺陷锚杆的加速度响应曲线的波形特征进行分析和锚固质量判断,得出自由锚杆的波形十分规则、应力波衰减程度很小且锚杆的底端有多次十分明显的反射,完整及缺陷锚杆的固端反射明显而底端反射微弱,锚固介质为混凝土的锚杆的波形特征不如锚固介质为砂浆的锚杆的规则,较准确地判断出混凝土锚杆的锚固长度、缺陷位置以及密实度等参数,较真实的反映锚杆实际锚固状态.     

预应力锚杆弹性波检测原理与应用

为了提高锚杆支护施工质量和降低垮巷冒顶事故发生率，综合振动理论和数值模拟技术研究了预应力锚杆弹性波检测技术，对于预应力锚杆的无损检测起到极大的推动作用．建立了与无预应力锚杆不同的预应力锚杆纵向振动力学模型，得出了影响锚杆时域波形、频谱曲线的几个主要锚固参数，采用ANSYS／LS-DYNA软件模拟了预应力锚杆在脉冲激励作用下的动态响应，分析了预应力锚杆动态响应与无预应力锚杆动态响应的异同，揭示了预应力、锚固段对锚杆动态响应的影响规律．现场测试结果表明，检测精度可以满足工程施工质量的需求．     

应力波反射法用于检测预应力锚杆锚固参数初探

随着锚杆支护在煤矿巷道中的广泛应用,锚杆支护施工质量引起的垮巷冒顶事故时常发生,因此,锚杆锚固工程质量无损、动态检测理论和技术研究已成为工程界迫切需要解决的问题。首先建立了预应力锚杆纵向振动的力学模型,然后通过理论研究分析了应力波在锚固段的反射、透射规律。现场检测表明:采用应力波反射法检测预应力锚杆的锚固开始位置是非常准确的,锚固长度的检测受巷道围岩条件、施工机具、搅拌时间、人员素质的影响极大,准确率较低,应在今后的工作中继续加强锚固长度方面研究。     

基于应力波法的锚杆无损检测

应力波反射法作为锚杆无损检测常用的方法之一,已经在岩土和矿业工程中得到了广泛的应用。介绍了应力波反射法的基本原理和锚固质量评价指标,并指出了应力波反射法用于锚杆无损检测的一些不足,可为未来的研究方向提供一些参考。     

锚杆无损检测技术在煤矿中的应用

锚杆锚固技术在巷道支护工程中得到了广泛的应用,与此相关的锚杆检测技术也得到了长足的发展。在对锚杆检测技术进行总结的基础上,介绍了目前被广泛使用的应力波反射法。结合锚杆无损拉拔试验和应力波反射法,证明了用应力反射波法检测锚杆的锚固质量是非常有效和实用,应加以推广和应用。     

锚杆锚固质量检测技术研究现状

随着锚杆锚固技术在工程中的广泛应用,因现场施工锚固质量检测手段原因造成的事故与经济损失也越来越多,因此锚固质量检测新理论和新技术的研究成为目前迫切需要解决的问题。从锚杆传统拉拔检测技术的破坏机制、影响因素和数值模拟研究3个方面对锚杆锚固质量检测技术研究现状进行全面的阐述。从室内试验及现场试验、数值方法、应力波反射法和信号的处理及智能评估等方面全面分析和总结了无损检测技术的研究和应用现状。最后从锚杆无损检测技术目前存在的问题出发,提出了多种检测手段相结合的新技术研究、多种影响因素叠加效应的研究、智能评价系统的构建等将是未来锚杆无损检测技术的发展方向。     

树脂锚杆锚固无损检测分析研究

利用有限元分析方法对树脂锚杆锚固应力波进行了分析研究,应力波回波结果值与理论计算相同。结果表明了利用有限元分析应力波方法对树脂锚杆锚固质量无损检测评估的正确性和实用性。此研究为树脂锚杆锚固检测提供了一种新的方法,具有一定的实用价值。     

矿用树脂锚杆锚固质量无损检测的试验研究

利用MJ—1锚检仪对树脂锚杆的锚固状态和锚固力进行测试试验，表明利用高频应力波无损检测技术可以判定锚杆锚固长度，评价锚杆锚固质量；通过适时监测杆体的受力与位移变化曲线，可以实现无损检测锚杆极限锚固力。     

应力波反射法在锚杆无损检测中的应用

锚杆锚固技术已经在世界各地的岩土工程中得到了日益广泛的应用.与此相关的锚杆检测技术也得到了长足的发展。笔者对锚杆检测技术的历史进行了简单的总结,并详细、重点介绍了目前被广泛使用的应力波反射法。结合几个评价锚杆锚固质量优劣的参数,证明了用应力反射波法检测锚杆的锚固质量是一种非常实用、有效的无损检测方法。     

爆破动载下全长锚固玻璃钢锚杆累积受力特征研究

针对全长锚固玻璃钢锚杆在多次爆破冲击作用下的损伤失效问题,依据金川三矿区玻璃钢锚杆支护参数及爆破振动现场实测数据,基于应力波反射拉伸破坏理论简化了锚杆动载受力模型并建立了数值计算方案,研究了单次及多次爆破动载下的全长锚固玻璃钢锚杆轴向受力特征,并通过全长锚固玻璃钢锚杆冲击试验结果验证了数值计算结果的可靠性。研究表明:在动载强度不变的情况下,不同爆破次数下的全长锚固玻璃钢锚杆轴向应力均沿杆体长度方向呈指数型下降,且锚杆最大轴向应力始终在孔口位置;随着爆破次数的增加,锚杆各部位轴向应力均不断增大,锚杆最大轴向应力增加更为明显,且轴向应力分布范围不断向锚固段深处延伸;随着爆破次数增加,玻璃钢锚杆最大轴向应力持续增大直至破坏,但金属锚杆轴向应力快速增大至一定数值后便趋于平稳,两者具有明显差异性;随着动载强度的增大,玻璃钢锚杆失效前的最大受力次数整体上呈先快速下降后缓慢下降的指数型变化特征。研究结果可为爆破冲击作用下的玻璃钢锚杆支护设计及爆破控制提供理论依据。     

锚杆锚固质量应力波检测的固结波速探索

准确便捷地获得固结波速是检测与评价锚杆锚固质量的基础。为此,基于波动理论和应力波检测原理,建立端锚锚固系统在激振力作用下的振动模型,获得涵盖固结波速的系统振动响应表达式,得到振动位移在时空上的分布规律。结果显示:锚固段的固端振动明显、底端振动微弱,将应力波检测的固端振动位移代入振动模型,反求固结波速,避开了必须通过识别底端反射信号来获取固结波速的技术难题。利用正交试验研究了锚固段长度与直径、自由段长度、锚杆直径以及锚固材料等锚固参数对振动模型的影响程度。重点分析不同锚固段长度下,固结波速与固端振动峰值间的变化规律,显示两者间存在单调关系,证实了通过固端振动标定固结波速的可靠性。     

基于数值模拟的锚杆锚固缺陷检测研究

针对锚杆锚固中缺陷检测质量不高的问题,本文采用电磁超声技术完成锚杆质量检测,首先利用PCDISP软件获得频散曲线,确定最佳激励频率;然后应用COMSOL有限元仿真软件建立锚杆锚固三维模型,并设定偏置磁场最优参数,分析了锚固的有效长度、锚杆锈蚀深度和缺陷的大小对检测波形的影响;最后搭建物理实验平台,对采集到的回波信号进行分析,实验数据验证了数值分析结果的有效性。结果表明:电磁超声技术用于锚杆锚固质量检测,能有效检测出锚固有效长度和缺陷位置。     

应力波法无损检测煤矿锚索锚固质量的研究

研究了锚索的单向拉伸力学特性与锚杆的异同, 建立了预应力锚索的纵向振动力学模型, 分析了应力波在锚索内的传播规律。并在王庄矿进行了锚索锚固质量的现场检测, 现场试验表明, 应力波法检测锚索的锚固质量是可行的, 具有推广应用价值。