岩土无损检测技术运用

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随着国家基础建设步伐的不断加快，铁路、公路、大型水工建筑物等岩土工程施工进度也在不断加快，施工质量要求也在不断提高。在岩土工程施工过程中，由于受工程周围岩土土体地质条件等因素的影响，往往需要通过锚固等方法对岩土进行加固处理。岩土工程锚固技术，利用相关锚固措施最大限度地保护和加固原岩土土体性能，不仅可以充分发挥岩土内部拥有的能量；同时还能有效提高岩土自身的强度和稳定可靠性能，有效减轻岩土结构体自身的重量，在保证岩土工程施工安全的基础上，达到节约工程原材料的目的，推进工程高效稳定的建设。锚固是岩土工程作为永久支护的主要技术措施，但是其施工现场锚固质量水平如何，能否达到相关标准或设计要求，投入运行过程中，其综合服务质量水平如何等，就需要通过相关检测手段对其进行综合评价。因此，对岩土工程中锚固质量水平检测技术进行研究，对保证整个岩土工程综合质量水平就显得非常重要。

1岩土工程锚杆锚固质量检测技术

无损检测是岩土工程中进行锚杆锚固质量水平检测的基本技术，其是在不损伤岩土基本结构的前提下，通过相关技术手段和数据分析检测岩土结构是否存在缺陷，并判断缺陷可能的类型、位置、以及尺寸等，为岩土锚杆锚固质量水平评估提供重要依据。岩土工程中锚杆锚固质量无损检测主要包括常规锚杆锚固质量检测和当代比较流行的无损检测两种技术方法。由于此两种方法在进行检测时所选用的方法和技术手段不同，因此，其在岩土工程检测过程中各有优缺点。

1．1常规锚杆锚固质量检测技术

常规锚杆锚固质量检测是一种典型的静力锚固质量检测法，即工程中常说的拉拔试验法。该法主要根据岩土中压力计和位移计所获得的数据信息，利用相应转换计算公式整理出岩土中锚固杆位移与荷载间的变化曲线，从而分析出岩土锚杆锚固质量水平。在大量研究和工程实际应用效果分析可知，静力检测法仅仅可以对岩土中损坏性进行静态检测分析，而且其检测结果具有很强局限性，不能对大面积锚杆锚固质量进行动态检测，加上其所选用的拉拔试验手段所获得锚固力是一个综合值，不能定向到锚杆具体某段上，因此，其试验结果只是个结论值，只能对岩土损坏性与否进行静态判断。现代工程中很多高强度螺纹锚杆被广泛应用到岩土锚固实际工程中，据大量研究和实际试验表明：当锚固结构中水泥砂浆的长度(L)大于锚固钢筋直径(D)的40倍以上时，如果采用拉拔试验法判断锚杆锚固力时，即便在拉拔力作用下锚固钢筋出现径缩甚至拉断情况时，其也不会丧失相应锚固力，也就是说采用此法所获得检测结果很难反应高强度螺纹锚杆的锚固性能水平。岩土锚固结构体外包水泥砂浆的质量好坏对锚杆锚固作用力的影响也是非常大，但是采用常规锚固质量检测方法几乎不能检测出整个锚固护体外包水泥砂浆的好坏，同时用拉拔试验法也无法检测出岩土锚固体中锚杆的长度，不能判断施工过程中是否有预埋件错埋、偷工减料等行为。

1．2现代流行的无损检测技术

近几十年，在岩土工程中发展起来的无损探伤检测技术是岩土工程锚杆锚固质量检测的重要技术手段，主要利用相应电子硬件设备和信号传输媒介，采集锚杆锚固性能数据信号，从而对岩土工程锚杆锚固质量水平进行动态安全性评价。现代电子技术、信号处理技术、计算机技术等不断完善发展，为岩土无损探伤检测技术提供了重要技术支持，加上现代岩土工程中迅速发展起来的新设计思路、新材料、以及新施工工艺等又对岩土工程锚杆锚固质量无损检测提出了更高的要求。无损检测技术是岩土工程的一个重要分支，同时也是岩土工程质量综合检测技术现代化发展的必然方向。

2岩土工程锚杆锚固质量无损检测基本原理

当岩土锚固体锚杆锚头受到瞬态外力激振后，就会引起锚杆杆头质点发生剧烈振动，并以应力波的形式向锚杆杆底传播。如果整个锚固体具有完好质量水平，则锚固体内部将给锚杆传输的应力波提供一个均匀传播媒介，此时应力波的传播速度、幅值、以及波类型均保持不变向杆底传播；若锚固体内部存在质量问题，则应力波将会在不均匀介质中传播，相应波速、波幅、以及波的类型等就会在传播过程中发生改变，以反射波、透射波、或者散射波等形式表现出来，即应力波在存在质量问题的地方其波强度将发生突变，从而导致激振扰动能量在该处出现重分配现象，一部分能量穿个扰动界面继续向杆底传播转换成透射波；而其它能量则受到干扰面的影响沿锚杆返回到杆头即为反射波。在实际工程检测过程中发现，透射波由于受到检测体内部非均匀介质的影响，很难精确测到其具体值；而反射波可以在其反向传播到锚杆杆顶时，由安装在锚杆杆顶处相应的应力波传感器(如：加速度计或速度计等仪器设备)实时测得。由于传感器所测得的反射波数据信息中携带着岩土锚固体内部锚杆相关信息，因此对反射波内所包含的数据信息进行分析运算，就可以获得直接反应锚杆锚固质量水平的数据结果(如：锚长、锚固灌浆饱和度、锚固体腐蚀程度、以及锚固锚杆预应力等)，从而可以判断被锚固岩土土体的综合安全性能质量水平。

3岩土锚固锚杆应力波无损检测流程

在进行岩土锚杆锚固质量分析前，先搜集完围岩土地地质质资料后，标定瞬态外力激振所产生的应力波速度大小，然后利用相应数据采集装置动态检测反射波的数据信息，并分别经过拉拔抽检试验、时域波形分析、波频频谱分析、以及时频频谱分析等过程，从而获得岩土锚杆长度、锚固质量水平等结果。在岩土锚杆锚固质量检测数据中，如果频谱分析分析数据中应力波峰值的频率间隔量(即通常所说的频差△f)存在大小不等、变化区间较大等现象时，可以判断锚固体中砂浆的强度较高、握裹力较大；反之，当频差大小基本保持一致，且呈现等间距分布状态时，可以判断砂浆强度较小、握裹力较小。在进行时频谱分析时，其中高频值区域如果出现次数非常多，则可以推断高频区频率值较高，对应锚固体锚固质量就会越差；反之，时频谱分析时仅首波周期内出现高频值时，可以认定该锚固质量水平较高。同时在检测过程中，可以将动态测量获得数据的时频谱分析与时域波形分析相结合，从而确定锚杆的准确长度，从而把检测误差控制在岩土锚固质量检测规范允许范围以内。

4结语

无损检测技术是在计算机技术、信号处理技术、传感器技术等发展的基础上形成的良好岩土检测技术。无损检测技术具有检测速度快、对岩体无损坏、数据结果准确可靠、不影响施工进度等优点，通过相关研究和实际工程应用的不断创新完善，其必将在岩土检测工程中发挥巨大作用。