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　　錨桿支護是一種可靠而且穩(wěn)定的支護方法，在采礦工程和巖土工程中被廣泛的應(yīng)用。所以其支護質(zhì)量在工程應(yīng)用中顯的優(yōu)為重要。因此如何在現(xiàn)場條件下檢測錨桿的支護質(zhì)量也就成為了研究的重點。普通的檢測方法通常有損壞，耗時而且費用高。超聲導(dǎo)波檢測作為一種新的無損檢測錨桿錨固質(zhì)量的方法，在過去吸引了很多研究者，其中所檢測的頻率參數(shù)，群速度和導(dǎo)波的衰減情況最受關(guān)注。

 

　　1.1試驗試件

 

　　錨桿采用直徑20mm的螺紋鋼筋，所用的圍巖體（巖石）和水泥的材料特性見表1，本實驗要研究不同性質(zhì)不同構(gòu)造的圍巖體中用這樣的儀器連接是否還可以檢測錨桿的錨固質(zhì)量。試件的制作：把鋼筋打入不同性質(zhì)不同構(gòu)造的巖石中用水泥澆注而成，同時也對所用的巖石和水泥特性的進行了對比實驗。

 

　　之前（Cui2005）的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)接收傳感器安裝在錨固體表面時只有在一個很窄的頻率段內(nèi)才能接收到清晰有效的信號，這個頻率范圍與試件的物理特性和參數(shù)有關(guān)。本研究在工程實際錨固錨桿中，當(dāng)接收傳感器安裝在錨固體表面時，采用上面的修正位置仍然可以得到清晰有效的信號，而且同樣頻率范圍也比較窄，在33khz-36khz之間。特定頻率的導(dǎo)波被輸入到鋼筋的輸入端，沿著鋼筋傳播的信號被接收用于研究。

 

　　1.2試驗方法

 

　　在輸入端也就是圖1中的a點通過R3激發(fā)頻率在28khz-36khz的信號，這個激發(fā)波信號與之前在鋼筋測試中的相同，反射信號由安裝在距離鋼筋中心軸29.5mm的接收傳感器R6接收，中間還要通過放大器這樣確保接收到的信號更加清晰。通過發(fā)射接收信號，根據(jù)測得的超聲波在巖石錨固錨桿中傳播的時間，因為錨桿的長度事先已測得，就可以計算出超聲波在巖石錨固圍巖體錨桿中的傳播速度；通過振幅的衰減就可以用估算出的錨桿錨固長度來評估錨桿的錨固質(zhì)量。

 

 

　　2.1傳感器安裝位置分析

 

　　實驗表明在本實驗即圍巖體（本實驗中為巖石）錨固錨桿條件下，通過AWG發(fā)射信號，在錨固體表面仍然可以接收到清晰有效的信號，而且接收到清晰有效信號的頻率控制在33khz-36khz之間，這就說明該方法可用于工程實際的檢測。當(dāng)然這只是表明在錨固體是巖石時接收傳感器的位置是距錨桿鋼筋中心軸29.5mm的位置，能接收到清晰有效信號的頻率是33khz-36khz之間，當(dāng)圍巖體不是巖石而是別的性質(zhì)的圍巖體時，這個結(jié)果還適用，還需要進一步的研究。

 

　　2.2振幅衰減的分析

 

　　在本研究中，首先對兩個不同錨固長度的巖石錨固錨桿（試件1和4）進行測試，這兩個錨桿錨固在巖石中，由此就可以得到兩個有不同錨固長度的振幅比。在公式2中包括了邊界條件修正系數(shù)Kb和位置修正系數(shù).而且ZouandCui（2011）研究證明兩個系數(shù)對于不同的錨固長度都是連續(xù)的。又因為在此研究中對于所有試件，錨桿半徑和測量位置都是一樣的，所以對于特定的頻率來說這兩個參數(shù)可以合為一個即：根據(jù)已知的錨固長度根據(jù)下面公式3就可以計算出衰減系數(shù)，和修正系數(shù)，

 

　　用計算得到的和K，根據(jù)從其它錨桿中測得的振幅衰減比R，其它錨桿的錨固長度就可以由計算得到。當(dāng)然，如果設(shè)計的錨固長度已知的話，振幅比也可以計算得到。如果實驗測得的振幅比比預(yù)計的高，說明錨固長度沒有達到標準。

 

　　因為本實驗中，分別采用兩個探頭發(fā)射和接收信號，而且接收信號的探頭的安裝的位置是通過修正以后得到的，及通過一系列等效的代替和修正，雖然波不是在那個位置接受的，但是在那個位置計算的波跟實際接收位置的波的信號衰減是完全一樣的，真是這樣可以用等效代替的辦法對接收道德信號進行分析，從而得出有有效的結(jié)果，便于工程實際分析應(yīng)用。除此以外，本文僅僅是對錨固進入巖石中，并且對錨桿進行水泥錨固的這樣的實驗體進行試驗得出的結(jié)果，在誤差允許的范圍內(nèi)還是可以用于工程實際研究的。但是在工程實際中錨固體的性質(zhì)千差萬別，而且用于錨固錨桿的也不一定是水泥，而且隨著錨固圍巖體性質(zhì)及結(jié)構(gòu)構(gòu)造的變化，在等效代替和修正時也不一樣，因此需要對各類不同性質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造的錨固圍巖體都進行分析，在系統(tǒng)總結(jié)推理的基礎(chǔ)上，得出更符合實際情況而且普遍適用的方法。

 

　　2.3分析及討論超聲波在錨固圍巖體中的傳播速度

 

　　本實驗對錨固圍巖體中導(dǎo)波沿錨桿中心軸的傳播速度也進行了測量。估算結(jié)果是在2430-2690m/s之間，對于一定的頻率三個試件中的波速都非常相近，由此可以得出傳播時間可以準確的用于計算錨固長度。

 

 

　　1）錨固圍巖體中的錨桿對其進行檢測時可以用兩個傳感器安裝在錨桿的一端進行檢測，而且對于不同性質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造的錨固圍巖體錨桿都可以，這樣不僅能得到有效的信號，便于分析研究，而且可以減少現(xiàn)場的工作量，大大提高工程進度和質(zhì)量。

 

　　2）用修正后的方法通過估算錨固圍巖體錨桿錨固長度來評估錨桿的錨固質(zhì)量可以用于現(xiàn)場檢測，而且對于不同性質(zhì)不同構(gòu)造的錨固圍巖體用這種方法檢測都可以接收到清晰有效的信號。與混凝土錨固錨桿相以及其他性質(zhì)的錨固圍巖體錨桿比較，超聲導(dǎo)波在其中傳播的波速不一樣，相應(yīng)的參數(shù)不一樣，但是都與設(shè)計值吻合的很好。

 

　　3）通過對不同性質(zhì)的錨固圍巖體及不同構(gòu)造的錨固圍巖體中超聲導(dǎo)播傳播的速度的研究證明，把發(fā)射和接收信號的兩個傳感器分別放在鋼筋端和錨固端都可以接收到有效清晰的信號，可以為進一步研究工程實際中不同圍巖體錨桿的錨固質(zhì)量檢測開創(chuàng)了新的思路。

 

　　研究結(jié)果表明通過在未錨固端一個探頭發(fā)射信號，另一個探頭接收到的導(dǎo)波的衰減信號可以判斷超聲導(dǎo)波在工程實際中的傳播速度。同時研究結(jié)果也得出，通過超聲導(dǎo)波在錨固體中的衰減和群速度的變化，也可以測量出錨固體中鋼筋的長度。