摘要：改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展迅猛，人工隧道和人工高邊坡工程大量涌現(xiàn)，錨桿錨固技術(shù)作為各類地下工程（隧道、洞室等）及邊坡護(hù)理的重要手段，已在水電站、公路、鐵路等工程施工中得到廣泛應(yīng)用，但這些錨桿是否達(dá)到了工程設(shè)計(jì)要求并對(duì)工程巖體起到了錨固作用，被錨固的巖體是否處在穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)之中等一系列的檢定問(wèn)題并沒(méi)有得到很好的解決，因而有人認(rèn)為高速公路兩邊的錨桿是高速公路的定時(shí)炸彈。顯見(jiàn)，錨桿錨固質(zhì)量的檢測(cè)工作在錨桿錨固工程中具有十分重要的地位和作用。
1概述及現(xiàn)狀
現(xiàn)在在市場(chǎng)上普遍使用的是由武漢創(chuàng)新工程地球高科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的LX-10E錨桿錨固質(zhì)量檢測(cè)儀，其基于X86框架下的DOS平臺(tái)，攜帶性差，發(fā)熱量大，續(xù)航能力弱，圖形界面不直觀，且不易升級(jí)。
就現(xiàn)有錨桿錨固質(zhì)量檢測(cè)儀的不足，提出了基于ARM-Linux-Qt的錨桿錨固質(zhì)量檢測(cè)儀的方案。
2目的和意義
全長(zhǎng)粘結(jié)砂漿錨桿的握裹水泥砂漿的灌注飽滿與否，是錨桿能否按設(shè)計(jì)要求起作用的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)的測(cè)試方法是用抗拔力來(lái)檢驗(yàn)，但這種方法并不能完全確定其施工質(zhì)量。試驗(yàn)證明，對(duì)于高強(qiáng)螺紋錨桿，當(dāng)錨固長(zhǎng)度達(dá)到錨桿直徑的42倍時(shí)，握裹力不再隨錨桿長(zhǎng)度的增加而增加。一般工程錨桿的長(zhǎng)與直徑比達(dá)到了200~500，因此僅用抗拔力來(lái)檢驗(yàn)施工質(zhì)量是不完整的。因此，必須采用聲頻應(yīng)力波對(duì)錨桿的錨固質(zhì)量進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)和抗拔力試驗(yàn)有機(jī)地結(jié)合并進(jìn)行綜合分析，才能對(duì)錨桿的錨固質(zhì)量進(jìn)行很好地分析和評(píng)價(jià)。
而傳統(tǒng)的錨桿錨固檢測(cè)儀器是基于X86框架下的DOS平臺(tái)，攜帶性差，發(fā)熱大，續(xù)航能力弱，圖形界面簡(jiǎn)單，不易升級(jí)。現(xiàn)在所做的錨桿錨固檢測(cè)儀器是基于ARM9框架下的Linux平臺(tái)，體積小，重量輕，連續(xù)使用時(shí)間長(zhǎng)，人機(jī)界面更直觀。
3國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向
錨桿錨固質(zhì)量的聲波檢測(cè)技術(shù)包括儀器系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分，其聲波檢測(cè)的技術(shù)水平深受以上兩大系統(tǒng)的制約。目前國(guó)內(nèi)外錨桿錨固質(zhì)量聲波檢測(cè)儀的硬件系統(tǒng)大同小異，其差別僅在發(fā)射和接收方面。聲波源有人工錘擊激發(fā)和發(fā)射器激發(fā)兩種，人工錘擊方法操作方便，產(chǎn)生的能量比發(fā)射器激發(fā)的大。但由于發(fā)射器是采用電信號(hào)控制發(fā)射，故其發(fā)射能量的一致性比人工錘擊的要好的多。換言之，采用發(fā)射器激發(fā)所獲得波形的重復(fù)性較之人工錘擊要好得多。發(fā)射震源根據(jù)材料的不同分為壓電陶瓷和超磁震源，壓電陶瓷震源發(fā)射信號(hào)的主頻一般較超磁震源要高，但其激發(fā)的能量較之于超磁震源要小得多，超磁震源雖具有較大的輻射能量，但其發(fā)射信號(hào)的主頻較之于壓電陶瓷震源系統(tǒng)要低得多。兩種震源各有所長(zhǎng)，前者適于短錨桿的檢測(cè)，而后者則適于中長(zhǎng)錨桿的檢測(cè)。
砂漿飽和度檢測(cè)的工作最早始于1978年，瑞典的H.F.Thurner提出用測(cè)超聲波能量損耗的原理來(lái)檢測(cè)錨桿系統(tǒng)的灌注質(zhì)量，并由GendynamikAB公司據(jù)此于1980年推出BoltometerVersion錨桿質(zhì)量檢測(cè)儀。但該方法存在激發(fā)方法苛刻和衰減快的缺點(diǎn)，且其檢測(cè)結(jié)果仍為錨桿的抗拔力。1987年中國(guó)鐵道部科學(xué)研究院鐵建所提出用聲波能量對(duì)比的方法，即用發(fā)射波能量比值來(lái)評(píng)價(jià)砂漿飽和度。1999年，長(zhǎng)江工程地球物理勘探研究院（武漢）在三峽工程永久船閘，利用能量對(duì)比法對(duì)高強(qiáng)錨桿的砂漿飽和對(duì)評(píng)價(jià)做了大量實(shí)驗(yàn)工作。2003年，長(zhǎng)江科學(xué)院巖基研究院在清江水不埡工程，利用聲頻應(yīng)力波法檢測(cè)錨桿施工質(zhì)量，提出用幅值對(duì)比法進(jìn)行砂漿飽和度評(píng)價(jià)。但從現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果看，定量評(píng)價(jià)誤差還比較大，效果都不理想?？梢哉f(shuō)目前砂漿飽和度檢測(cè)仍處于定性評(píng)價(jià)階段，如何確切地進(jìn)行定量評(píng)價(jià)還需做大量的研究工作。
4關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路
現(xiàn)在市場(chǎng)上廣泛使用LX-10E錨桿錨固質(zhì)量檢測(cè)儀，該產(chǎn)品在整體設(shè)計(jì)上都比較落后，已經(jīng)不能滿足工程應(yīng)用需求。原因如下：
1)體積過(guò)大。給施工工人過(guò)量的負(fù)擔(dān)；
2)續(xù)航能力不足。需要掛載個(gè)大電瓶才能維持一段時(shí)間的使用；
3)精度不高。容易忽略小信號(hào)的發(fā)生，造成工程檢測(cè)錯(cuò)誤；
4)接口不通用。損壞一個(gè)配件后就導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不能工作；
5)圖形不直觀。界面設(shè)計(jì)不美觀，系統(tǒng)不穩(wěn)定。
基于LX-10E錨桿錨固質(zhì)量檢測(cè)儀的不足，本設(shè)計(jì)思路擬采用以下方案予以克服：
1)使用最近比較流行的ARM-Linux平臺(tái)，以減小功耗及體積；
2)使用C8051F060片內(nèi)16位高速ADC，以達(dá)到工程對(duì)信號(hào)的要求；
3)在接口上使用通用的串口及三芯電纜，可以隨時(shí)更換配件；
4)使用挪威TrollTec公司出品的Qtforarm做圖形界面，在使用新型的信號(hào)槽機(jī)制后，系統(tǒng)更穩(wěn)定。
5應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求
1)接收通道
道數(shù)：2道
采樣間隔：0.1～4096μs
采樣長(zhǎng)度：1k，2k，4k，8k，16k，32k，64k
觸發(fā)方式：?jiǎn)未巍⑦B續(xù)、信號(hào)觸發(fā)、外觸發(fā)
觸發(fā)電平：10%、20%、…、70%FRS
通帶寬度：10Hz～5kHz、10Hz～500kHz、10～500kHz
聲時(shí)測(cè)量范圍：0～32767*Δtμs（Δt采樣間隔）
聲時(shí)測(cè)量精度：±0.1μs
聲幅測(cè)讀范圍：-20～84dB
聲幅測(cè)讀精度：1.0%
2)發(fā)射通道
道數(shù)：1道
發(fā)射電壓：100V、250V、500V、750V、1000V
發(fā)射寬度：1～400μs
3)系統(tǒng)配置
主機(jī)：ARM9工業(yè)控制級(jí)微機(jī)
內(nèi)存：64M
電子盤：16MB～1GB
顯示器：8.4寸640×480真彩液晶顯示器（帶背光）
通用接口：USB、RS-232Ｃ串口、SD卡口、10/100M網(wǎng)口
4)其他
功耗：≤6W
外接電源：12V直流電瓶或220VAC50Hz
工作溫度：-10℃～+40℃85%RH
重量：小于3Kg
體積：375mm×256mm×135mm
成功提示
錯(cuò)誤提示
警告提示
評(píng)論 （0）