锚杆锚固质量无损检测理论研究与应用

基于锚固体系的锚杆动力学及应力波运动学理论,研究了锚固体系的振动特征和锚固体系中瞬态应力波传播的能量衰减规律,进而提出瞬态应力波法是检测锚杆锚固质量的一种快速、便捷、可靠的无损检测方法。它是通过锚杆锚固质量检测仪接收瞬态应力波反射信号,通过数据信号分析,从而获得表征锚杆锚固质量的一系列参数,即锚固长度、波速及密实度。文章论述瞬态应力波法的基本原理及传播特征,并结合工程实例总结检测规律。     

基于阻尼相关系数的锚杆瞬态响应的数学模型

研究锚杆体-锚固介质系统共同作用时弹性波的传播规律,采用与应变相关的阻尼器和与速度相关的阻尼器并行耦合来模拟锚固介质与锚杆体间相互作用,建立锚杆瞬态动测响应的数学模型,讨论其反射特性,通过该模型得出的理论瞬态响应曲线,与实测结果基本吻合,同时发现K1(等效应变阻尼系数)和K2(等效速度阻尼系数)与锚固介质和锚杆体间相互耦合效果相关,K1决定弹性波沿杆体传播能量衰减的速率,K2决定弹性波在杆体某处振动能量的衰减速率。     

锚杆锚固质量无损检测技术研究

基于锚固体系的锚杆动力学和一维波动理论，研究了锚固体系的振动特征和锚固体系中应力波的传播规律，进而提出了快速检测锚杆锚固质量的应力波反射法，并实际运用于太原东山煤矿巷道锚杆施工质量的检测．     

不同围岩级别和锚固介质下锚杆动测波形特征分析

基于应力波反射法,通过不同围岩级别和锚固介质中锚杆的瞬态动力响应实验研究,对锚杆的加速度响应曲线的波形特征进行分析.结果表明,随着龄期的增长,固端反射信号非常强烈,而底端反射信号越来越微弱,甚至很难识别;围岩和锚杆介质均匀密实的锚杆其信号相对平缓一些.     

锚杆无损检测技术及其在工程中的应用

为了明确实测波形跟锚固质量、检测方式之间的关系,基于应力波反射法检测的原理、方法以及应力波的传播理论,针对不同检测要素,分别进行了锚杆模型试验、锚杆检测工作模式试验、锚杆固结前后试验,并结合工程实例,分析探讨了无损检测技术在锚杆锚固质量评价中的应用.     

锚杆无损检测技术及其在工程中的应用

为了明确实测波形跟锚固质量、检测方式之间的关系，基于应力波反射法检测的原理、方法以及应力波的传播理论，针对不同检测要素，分别进行了锚杆模型试验、锚杆检测工作模式试验、锚杆固结前后试验，并结合工程实例，分析探讨了无损检测技术在锚杆锚固质量评价中的应用．     

端部加密锚固洞室在重复顶爆作用下的应力波传播及衰减规律

利用实验室抗爆模型试验装置,研究了端部加密和普通长密锚杆锚固洞室在重复顶爆作用下的应力波传播及衰减规律。端部加密锚固洞室和普通长密锚固洞室每一炮的拱顶压力峰值随着比例距离的增加呈幂函数逐渐衰减,并拟合出相应的幂函数曲线,前两炮拟合的应力波衰减指数均小于未受扰动岩石的衰减指数。两个洞室在爆炸应力波作用下,锚固区附近的岩石先被密实,然后不断损伤破坏。在相同的爆炸条件作用下,随着比例距离增加,两个洞室在相同比例距离时的压力差值逐渐减小;相同比例距离端部加密锚固洞室峰值压力比普通长密锚杆加固洞室峰值压力先大后小;端部加密锚杆加固洞室与普通长密锚杆加固洞室离加固范围最近测点的压应力峰值衰减规律比较相近,并且压应力峰值大小也比较相近。     

锚杆锚固质量动测法底端反射显现规律的实验研究

运用应力波反射法，通过分段截取，在自制的模拟试件上进行了大量实验研究，找出了锚杆的底端反射的出现与锚杆的自由端长度，锚固段长度，波长之间的关系。     

大跨越导线微风振动波的色散关系分析

为探索大跨越导线微风振动特性,在合理假设的基础上建立了导线横向微风振动的一般方程,从振动波的角度,分析了典型导线结构模型的复波数、相速度与频率之间的色散关系以及弹性刚度和阻尼对振动波的影响特性。研究结果表明:弹性刚度决定了激励频率能否引起导线振动波的传播,当激励频率大于临界频率时,弦模型导线的振动波为两列方向相反的传播行波;传播过程中各阶频率相速度主要由结构参数张力和线密度确定,弹性刚度使振动波中低频波传播速度快而高频波相速度基本一致,具有明显色散现象;阻尼决定了振动波在传播过程中的衰减特性,对结构的色散现象影响不大。     

基于声频应力波法的隧道锚杆无损检测应用研究

锚杆的锚固质量关系到锚固结构的安全性,对其进行安全可靠的检测至关重要,根据无损检测理论,通过对应力波在一维杆结构体系传播的规律分析,由施工工艺缺陷在无损检测中的波形来判断锚杆的长度以及密实度情况。对某隧道工程10根?25的中空注浆锚杆的无损检测,检测结果与实际情况没有太大差异。分析表明基于声频应力波法的锚杆无损检测是可行的,声频应力波法能快速、准确地检测出锚杆质量。     

岩体中软弱夹层影响爆炸波传播规律的数值分析

为了模拟岩体中软弱夹层对爆炸波传播衰减的影响,在块体离散元的基础上改进了数值计算方法（包括基本方程、求解步骤、能量耗散等效模式）,使其适合模拟爆源的特点、岩体中软弱夹层的性质以及应力波的传播衰减规律.用该方法建立了含软弱夹层岩体和爆源的数值模型,对岩体中软弱夹层影响爆炸波的传播衰减规律进行了数值试验.结果表明：软弱夹层前后爆炸波的振动速度峰值差别很大,存在量级上的差别;软弱夹层与爆源的距离对应力波衰减的影响很大,而夹层厚度影响较小;在两组软弱夹层之间的质点振动持续时间明显延长.数值模拟不仅给出了爆炸波经过软弱夹层的透反射关系,而且描述了不同情况下质点振动的基本形式,可为实际工程提供参考.     

全长锚杆的无损检测研究

锚杆是地下工程及边坡工程施工中的一种重要手段,是一种隐蔽性的重要工程,因而对其进行质量检测是非常必要的.目前锚杆检测主要采用动测法.全长锚杆是目前应用较多的一种锚杆,对于全长锚固锚杆中锚固质量为优的锚杆来说,由于看不到底端反射,因而只能根据经验或依据能量衰减与锚固段长度呈指数关系,用测定能量衰减变化量来预测全长锚固锚杆的长度.全长锚固锚杆底反射变得很弱或消失,这是很有意义的信息,应进一步深入研究.目前锚杆的注浆饱和度测试仅处于定性或半定量的状态,不能精确定量地给出注浆饱和度值,但它对锚杆质量判断仍具有很高的实用性.更精确的定量判断还有待进一步的试验研究.     

下穿隧道掘进爆破振动传播规律研究

为解决新建隧道近接下穿既有村庄爆破施工的安全难题,结合崇礼隧道下穿和平村建设项目,运用现场监测和信号分析的手段,研究爆破振动波在径向、切向和竖直向分别传播至地表的衰减规律。结果显示:爆破振动波传播规律受地质条件和测试方位的影响较大,三个方向的振动信号分别用萨道夫斯基公式进行回归分析,拟合效果良好,其中竖直方向振动信号拟合出的场地系数k值偏大,衰减系数α值偏小;利用FFT分析三向爆破振动信号频率分布广泛,主要集中在20～300Hz之间,无需考虑与地面建筑物共振情况;爆破振动信号传播至地表能量在垂直方向的低频部分比较集中,综合考虑峰值振速、频率、能量因素,竖直方向是爆破振动监测工作关注的重点。     

瞬态瑞利波法定量分析二维空洞的形状参数和位置

空洞的存在对地下工程质量有重要影响,有必要采取物探方法探测空洞的形状和位置。采用有限元法分析了瑞利波在含空洞介质中的传播特性,提出了定量分析空洞形状参数和位置的计算方法。根据入射瑞利波和反射瑞利波传播时间差确定空洞的水平位置,基于临界干扰频率法获得空洞的埋深,用能量衰减率法确定空洞的大小。结果表明：瑞利波沿介质表面传播过程中遇到空洞会发生反射和能量衰减,获得的空洞位置和形状参数相比实际值的误差较小,达到较高的精确度。通过案例分析验证了计算方法的准确性。     

爆炸荷载作用下锚固围岩稳定性分析

通过对爆炸波在岩体中的传播与衰减特性以及与锚固围岩的相互作用分析,基于正交设计理论,以洞室跨高比、锚杆长度、锚杆密度、围岩类别、一次爆炸炸药量、炸药距离洞室顶端的距离等因素设计了18组正交参数,对爆炸荷载作用下锚固围岩稳定性数值模拟计算,得到了锚固围岩应力、质点振动速度峰值和振动主频率的分布规律,分析了锚固围岩最大主应力、质点振动速度峰值、振动主频率受一次起爆炸药量、炸药距洞顶距离、围岩力学性质、支护方式、洞室形状等因素的影响,据此建立了以最大主应力为标准、质点振动速度峰值和振动主频率为主要指标的锚固围岩稳定性评价标准.     

基于柱状多层介质模型的锚杆锚固质量声波检测理论正演研究

针对当前锚杆质量检测理论存在的一些问题,提出以柱状多层固体介质模型为基础研究声波在锚杆-锚固介质-围岩体系中的传播规律,并在该模型条件下进行了数值计算.结果表明,基于柱状多层介质模型的理论用于锚杆锚固质量检测是可行的,实际工作中可以利用其特征参数对锚杆锚固质量进行评价.对于锚杆长度,可以通过反射波旅行时间给予确定;对于水泥胶结情况,可以利用地层波的幅度变化和导波模式波（高频）的特征确定.     

自由锚杆纵向超声导波特性理论计算与试验研究

基于超声导波技术的锚杆无损检测对保障工程安全具有重要意义。利用解析勒让德多项式方法研究自由锚杆纵向超声导波传播和衰减特性,该方法克服了传统勒让德多项式方法因含有大量数值积分计算致使求解时间长的问题,计算效率得到极大提高。计算钢杆的纵向导波群速度和衰减,与已有文献结果比较,证明此方法的正确性;与传统多项式方法对比,揭示此方法的高效性。通过试验研究自由锚杆导波传播特性,测得导波群速度值,与理论结果进行比较。结果表明：自由锚杆L(0,3)-L(0,10)模态下的衰减最小值和群速度最大值均随模态阶数增大而增大,且衰减最小值与群速度最大值在同一频率处。导波衰减值与回波振幅之间存在对应关系,衰减值越小,端面回波幅值越大。     

锚杆锚固质量检测在铁路工程中的应用

锚杆锚固技术在边坡支护和隧道施工中已经普遍使用,作为隐蔽性的重要工程,对其质量进行检测是非常必要的。结合工程实例,对同一组锚杆同时进行应力波反射法及拉拔试验,通过对锚杆密实度、缺陷位置及长度进行分析,并对比锚杆的密实度与拉拔伸长量成果。结果表明,应力波反射法可判断锚杆质量类别,锚固密实度与拉拔伸长量呈反比关系,证明应力波反射法在铁路工程锚杆锚固质量检测中的应用切实可行,可为边坡支护和隧道工程锚杆质量提供更好的保障。     

冲击地压巷道锚杆-围岩系统复刚度特性

为探讨冲击载荷作用下锚固围岩体动力失稳机理与能量耗散机制,基于振动力学理论,建立锚杆-围岩在冲击载荷作用下的三维轴对称力学模型,获得了冲击载荷作用下锚杆-围岩系统复刚度的解析表达.从抵抗变形与能量耗散两个方面,分析了冲击地压发生时锚杆-围岩系统的动力响应特征.结果表明:在相同频率的冲击载荷作用下,随着围岩黏性阻尼、围岩强度以及锚固长的增加,锚杆-围岩系统复刚度越大,抵抗纵向变形能力越强,应力波能量耗散越快,系统吸能特性越好;随着冲击载荷频率的增加,围岩强度与黏性材料阻尼对锚杆-围岩系统复刚度影响更为明显;全长锚固条件下,锚杆-围岩系统抵抗纵向变形能力几乎不受冲击载荷频率控制.采用数值分析验证了理论分析的正确性.建议采用围岩注浆改性与锚杆全长锚固方式,提高冲击载荷作用下锚杆-围岩系统抵抗冲击变形能力与增强系统阻尼耗能性能.     

纤维增强塑料筋锚杆锚固性能的数值分析

将纤维聚合物筋锚杆与锚固体之间的粘结层简化为粘结界面,以纤维聚合物筋锚杆、锚固体的应力应变本构关系以及纤维聚合物筋锚杆与锚固体的非线性粘结滑移本构关系为基础,利用数值叠代和递推计算方法实现了纤维聚合物筋锚杆与锚固体锚固性能的计算机模拟试验,并以纤维聚合物筋与混凝土的粘结锚固问题为例进行了数值分析,得到了纤维增强塑料筋与混凝土的加载端拔出力与滑移的关系.