[發明專利]基于常時微動技術的錨固質量無損檢測方法

在審

• 申請號: 201510049590.1
• 申請日: 2015-02-01
• 公開（公告）號: CN104698083A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 吳學震;蔣宇靜;王剛;李博
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及地下工程領域支護結構健康狀態無損檢測技術，具體地說是一種主要用于檢測錨桿錨固質量的基于常時微動技術的檢測方法。

背景技術

近年來，錨桿在地下工程支護領域獲得了廣泛的應用，對于降低支護成本和減少事故發揮了重要作用。由于錨桿埋置于圍巖內部，屬于隱蔽結構，其健康診斷以及支護作用評價較為困難。為了評估錨桿的支護作用和健康狀態，目前主要有聲波反射法和應力波反射法兩種。

聲波反射法根據聲波在錨桿中的傳播和反射情況，檢測錨桿長度、鋼材缺陷部位等，原理是通過已知的波速乘以回波時間來求解；應力波反射法根據應力波的反射規律，可測得端錨式錨桿自由段長度和錨固段長度。由于聲波和應力波主要在錨桿內部傳播，受圍巖和錨固劑影響有限，所以不容易測定錨桿和圍巖粘結的緊密程度。而且，上述兩種方法都需要提供外部震源，測試過程繁瑣，外力的不均勻性還會引起一定的誤差。

錨固質量檢測不僅包括上述錨桿長度和本身缺陷的檢測，更重要的是錨桿與圍巖粘結的緊密程度檢測。錨桿與圍巖粘結的緊密程度包括兩項指標，即錨固劑的強度和密實度。這兩項指標可以統一由圍巖和錨固劑對錨桿的約束剛度來表征，而約束剛度對錨桿的常時微動特性有顯著影響。因此，發明人提出了基于常時微動技術的錨桿檢測理論，通過檢測錨桿的常時微動特性來評價錨桿與圍巖粘結的緊密程度。

目前，常時微動技術的應用領域限于地基、橋墩、隧道襯砌等混凝土結構的健康診斷。其原理是通過測試混凝土結構的微動數據來判斷其本身的完整性及是否存在裂紋等缺陷。錨桿一般采用鋼材制作，與混凝土的性質具有較大差別，錨桿的常時微動特性非常微弱，普通傳感器無法測量。目前，基于常時微動技術進行錨桿健康狀態診斷的技術未有報道。

發明內容

本發明的任務在于提供一種基于常時微動技術的錨固質量無損傷檢測方法。其技術解決方案是：

一種基于常時微動技術的錨固質量無損傷檢測方法，其特征在于包括以下步驟：

①設置微動信號檢測處理系統；微動信號檢測處理系統包括：兩個高精度三向微動傳感器、微動信號解調器與數據分析處理器；高精度三向微動傳感器連接微動信號解調器，微動信號解調器連接數據分析處理器；數據分析處理器能實時顯示接收數據，以及通過內置程序對收集到的數據進行后期處理；

②選擇錨固質量完好，即錨固劑強度和密實度均符合要求的錨桿作為標準錨桿；將一個高精度三向微動傳感器固定在標準錨桿的外露端采集錨桿的常時微動數據；將另一個高精度三向微動傳感器固定在標準錨桿附近圍巖的表面采集圍巖的常時微動數據；將采集到的微動數據通過微動信號解調器傳遞給數據分析處理器；數據分析處理器通過數據處理，得到標準錨桿的常時微動特性參數和標準錨桿與圍巖常時微動特性參數的離散偏差，將這兩個數據作為評價指標和基準數據；

③將上述兩個高精度三向微動傳感器分別固定在需要檢測的錨桿外露端和其附近圍巖的表面；將采集到的微動數據通過微動信號解調器傳遞給數據分析處理器；數據分析處理器通過數據處理得到上述相應的兩個數據；

④將待測錨桿的兩個數據與上述兩個基準數據進行對比分析，并根據分析結果對錨桿的錨固質量進行評估，評估依據是：待測錨桿與標準錨桿的常時微動特性參數越接近說明錨固質量越好；待測錨桿與圍巖常時微動特性參數的離散偏差越小說明錨固質量越好，如果這個偏差接近或者小于標準錨桿的離散偏差，則認為錨桿質量符合要求。

本發明的原理是：錨桿健康診斷的一個重要方面就是錨桿與圍巖粘結的緊密程度的判斷，而錨桿與圍巖粘結的緊密程度對錨桿的常時微動特性有顯著影響。因此，提出了通過檢測錨桿的常時微動特性來評價錨桿錨固質量的方法。該方法包括兩個評價指標，即錨桿本身的常時微動特性參數和錨桿與圍巖常時微動特性參數的離散偏差。顯然待測錨桿與標準錨桿的常時微動特性參數越接近說明待測錨桿的錨固質量越好。另外，待測錨桿與圍巖常時微動特性參數的離散偏差越小，說明兩者之間的粘結越緊密，因而錨固質量也越好。

本發明的優勢在于：1）本發明利用錨桿的自振微動信號，不需要外部震源，既簡化了錨桿檢測的步驟，又避免了外力不均勻引起的誤差，抗干擾能力強，可廣泛應用于隧道、邊坡等領域錨固結構的健康檢測。2）本發明通過檢測錨桿的常時微動特性來評價錨桿與圍巖粘結的緊密程度具有充分的理論基礎。3）新方法的應用領域包括錨固結構施工完成后的質量檢測及其長時間工作后性能檢測。

附圖說明

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步說明：