巖土工程錨桿檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

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1、巖土工程錨桿檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[摘要]在巖土工程中,錨桿支護(hù)技術(shù)應(yīng)用較廣。因此,對(duì)于錨桿施工質(zhì)量檢測(cè)要求較高。本文綜述了目前國(guó)內(nèi)外錨桿施工質(zhì)量檢測(cè)技術(shù),為進(jìn)一步研究更為先進(jìn)的錨桿無(wú)損檢測(cè)技術(shù)打下一定基礎(chǔ)。[關(guān)鍵詞]錨桿;檢測(cè);巖土工程[中圖分類號(hào)]TU753.1　　　　[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A　　　　[文章編號(hào)]1002-8498(2007)S0-0344-03????巖土工程錨固技術(shù)是以錨桿-噴射混凝土支護(hù)為主要技術(shù)措施的,在巖土體的利用、整治和改造中,有效控制巖土體的穩(wěn)定性,使之具有服務(wù)功能的加固技術(shù)的總稱[1]。巖土錨固能充分發(fā)揮巖土能量,調(diào)用

2、和提高巖土的自身強(qiáng)度和自穩(wěn)能力,大大減輕結(jié)構(gòu)物自重,節(jié)約工程材料,并確保施工安全與工程穩(wěn)定,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,因而世界各國(guó)都大力發(fā)展巖土錨固技術(shù)[2]。???在巖土錨固工程中,錨桿支護(hù)占有重要地位。錨桿加固技術(shù)具有安全快速、低成本等特點(diǎn),一開始就得到人們的廣泛關(guān)注和高度重視。1911年,美國(guó)首先用巖石錨桿支護(hù)礦山巷道,1934年阿爾及利亞的舍爾法壩加高工程使用預(yù)應(yīng)力錨桿。現(xiàn)在,錨桿支護(hù)已經(jīng)發(fā)展成為地下工程的一種主要支護(hù)形式。例如,美國(guó)、澳大利亞的地下工程支護(hù)中,錨桿支護(hù)占90%以上。西歐、中歐及日本等國(guó),經(jīng)過(guò)近20多年的發(fā)展,錨

3、桿支護(hù)也已成為地下工程的主要支護(hù)形式。????我國(guó)錨桿加固技術(shù)早在20世紀(jì)50年代中期就已經(jīng)起步。近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)的加強(qiáng),錨桿支護(hù)技術(shù)在我國(guó)也得到了迅猛的發(fā)展,支護(hù)量成倍增加,新的科研成果不斷涌現(xiàn)。從硬巖發(fā)展到松軟、破碎圍巖;從小斷面發(fā)展到大斷面硐室、交叉點(diǎn)、馬頭門等;從一般條件發(fā)展到大冒頂、大淋水、底鼓和地質(zhì)構(gòu)造帶等復(fù)雜條件;從地下工程支護(hù)發(fā)展到地上工程維修;從僅受靜壓作用的地下工程發(fā)展到受動(dòng)壓影響的地下工程。在礦山、交通、建筑、水利水電、軍事人防等工程中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前,僅三峽船閘各類錨桿數(shù)量就共達(dá)180276根,其中直立墻高

4、強(qiáng)錨桿92657根、普通錨桿8985根、鎖口錨桿8153根。???由此可見,錨桿已經(jīng)在巖土工程和地下工程中占有不可缺少的地位。因此,對(duì)錨桿結(jié)構(gòu)健康狀況檢測(cè)的研究也就具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。???傳統(tǒng)的錨桿錨固狀態(tài)的檢測(cè)手段,主要有兩種:???1)對(duì)錨桿荷載變化進(jìn)行長(zhǎng)期或短期觀測(cè),可采用按機(jī)械、液壓、振動(dòng)、電氣和光彈原理制作的各種不同類型的測(cè)力計(jì)。但這些測(cè)力計(jì)一般需要預(yù)埋,受電磁場(chǎng)干擾大,在潮濕、溫差大的條件下靈敏度大大降低更不能適應(yīng)在偏載和爆破震動(dòng)、坍落巖石的沖擊下長(zhǎng)期正常工作。???2)對(duì)于工程界廣泛使用的未預(yù)埋測(cè)力計(jì)的錨桿過(guò)去沒(méi)有

5、可靠的監(jiān)測(cè)設(shè)備,主要依靠對(duì)錨桿的抗拔力測(cè)試。其張拉荷載是靠張拉千斤頂?shù)幕钊娣e和油泵壓力換算的。這種方法雖然適用于這些場(chǎng)合,但卻存在著許多不足,如方法是一種破壞性檢測(cè),抗拔力并不能完全反映錨桿的錨固狀態(tài)等。???這種形勢(shì)下,我們迫切需要一種既簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)又迅速可靠的錨桿質(zhì)量檢測(cè)方法,為施工質(zhì)量控制和工程可靠性檢測(cè)提供可靠的手段。因此,研究和應(yīng)用新的方法來(lái)彌補(bǔ)靜載荷試驗(yàn)法是十分必要和具有重要意義的。???1)國(guó)外錨桿檢測(cè)研究現(xiàn)狀???國(guó)外,錨桿錨固質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)的研究工作最早始于1987年,瑞典提出用超聲波能量損耗的原理來(lái)檢測(cè)錨桿灌注質(zhì)量,并由Ge

6、odynamik公司據(jù)此于1990年推出了錨桿質(zhì)量檢測(cè)儀Boltometer(見圖1)。此方法的原理為:當(dāng)錨桿與巖石錨固質(zhì)量很好時(shí),超聲波的能量基本都被散射,只有極小的反射信號(hào)甚至沒(méi)有反射信號(hào);而當(dāng)錨固質(zhì)量較差時(shí),則會(huì)產(chǎn)生明顯的反射信號(hào)。檢測(cè)范圍隨灌漿材料不同而變化:當(dāng)灌漿材料為水灰比0.5的水泥砂漿時(shí),檢測(cè)長(zhǎng)度可達(dá)到5m;當(dāng)材料為水灰比0.28的水泥砂漿時(shí),檢測(cè)長(zhǎng)度僅達(dá)1m;當(dāng)灌漿材料為環(huán)氧樹脂或熱塑性塑料時(shí),檢測(cè)長(zhǎng)度也僅為1m。但該檢測(cè)方法存在檢測(cè)時(shí)要求激發(fā)條件非常苛刻(必須保證安放傳感器的錨桿端部平整)、無(wú)法檢測(cè)錨桿長(zhǎng)度等缺點(diǎn)。檢測(cè)結(jié)

7、果也只能推斷錨桿的相對(duì)抗拔力,不能對(duì)錨桿錨固質(zhì)量的完整性進(jìn)行評(píng)價(jià)。此外,這種方法最大的問(wèn)題就是將無(wú)反射信號(hào)作為評(píng)判錨固質(zhì)量好的標(biāo)準(zhǔn),而沒(méi)有考慮握裹層與錨桿界面結(jié)合狀態(tài)、錨桿終端角度等因素而引起的反射信號(hào)較小帶來(lái)的影響。圖1　Boltometer錨桿檢測(cè)儀???90年代,美國(guó)礦業(yè)管理局開發(fā)出能檢測(cè)錨桿應(yīng)變和延伸率的超聲波儀器,但它無(wú)法評(píng)價(jià)錨桿的施工質(zhì)量。I.Vrkljan等人提出利用錨桿的頻率響應(yīng)決定錨固質(zhì)量。他們采用錘擊錨桿頂部,利用加速度儀測(cè)量錨桿軸向反射信號(hào),目的為建立錨桿主頻與錨固質(zhì)量之間的關(guān)系。這種方法存在很大的局限性,它要求水泥砂

8、漿必須緊靠錨桿端部,并且這種方法無(wú)法測(cè)量錨桿的長(zhǎng)度。???Queensland大學(xué)礦物研究中心宣稱可以基于頻率響應(yīng)函數(shù)的方法測(cè)定錨桿的錨固質(zhì)量和錨桿的長(zhǎng)度,并且研制了一套檢測(cè)設(shè)備