不同圍巖中錨桿錨固系統(tǒng)的低應(yīng)變動力響應(yīng)分析.pdf

1、錨固技術(shù)已在鐵路、公路、礦山及水工隧道中得到廣泛應(yīng)用。對于巖土工程中眾多錨桿,其錨固質(zhì)量如何、錨桿的長度是否與設(shè)計長度一致、其砂漿是否飽滿,即錨桿是否起到了預(yù)期的作用等,這些問題對于巖土加固工程來說顯得十分重要。然而,由于現(xiàn)場施工工藝及作業(yè)環(huán)境等諸多因素的影響,因錨桿錨固質(zhì)量問題引起的圍巖大面積失控現(xiàn)象時有發(fā)生。因此,對錨固工程的損傷識別、質(zhì)量診斷以及實時檢測和補(bǔ)強(qiáng)等問題,一直是巖土工程界廣泛關(guān)注和迫切解決的問題。但由于多方面的原因,我

2、國錨桿錨固質(zhì)量及受力狀態(tài)的檢測仍然停留在利用液壓千斤頂進(jìn)行破壞性拉拔試驗階段。這種檢測手段既費工又費錢,更重要的是這種檢測手段對經(jīng)錨桿加固的巖土體產(chǎn)生較強(qiáng)的擾動,降低了錨桿的加固作用,僅限于個別抽查。因此,對錨桿錨固系統(tǒng)的無損探傷研究是巖土工程界急需解決的關(guān)鍵問題。
　　 本文在理論分析的基礎(chǔ)上,采用室內(nèi)模型實驗和現(xiàn)代信號處理技術(shù)相結(jié)合的手段,研究了不同圍巖中具有不同錨固狀態(tài)的錨桿錨固系統(tǒng)中的低應(yīng)變動力響應(yīng)特性。而錨桿錨固質(zhì)量的

3、無損檢測技術(shù)主要借助樁基的動測法,使得部分研究和工程技術(shù)人員易將二者的檢測混淆,這樣就可能造成實際工程檢測中的誤判。為此,本文還進(jìn)行了二者的比較研究。本文主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　 (1)在不同齡期下,進(jìn)行了不同圍巖下不同錨固介質(zhì)中完整及缺陷錨桿的加速度信號特征分析。分析結(jié)果表明,完整錨桿的固端反射信號非常強(qiáng)烈,但由于固端反射和應(yīng)力波衰減的影響使得底端反射信號很弱,這也是錨桿錨固系統(tǒng)中應(yīng)力波速的難準(zhǔn)確確定的主要原因;缺陷錨桿

4、的固端反射信號比較強(qiáng)烈,但由于同樣原因底端和缺陷反射信號微弱。
　　 (2)錨桿錨固系統(tǒng)中的應(yīng)力波傳播速度是進(jìn)行錨固質(zhì)量判斷的最基本參數(shù),通過理論分析得出該波速介于錨固介質(zhì)中應(yīng)力波速和自由錨桿中應(yīng)力波速之間,通過不同圍巖及錨固介質(zhì)下完整錨桿在不同齡期下的實驗研究,驗證了理論結(jié)果,得出了該波速在初期隨錨固介質(zhì)強(qiáng)度和齡期的增加呈明顯的下降趨勢而后期平緩增加,得出該波速與錨固質(zhì)量呈基本呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,得出該波速與錨固介質(zhì)中的波速呈對稱指

5、數(shù)關(guān)系。為錨桿錨固系統(tǒng)的實時檢測提供了依據(jù),為錨桿錨固系統(tǒng)中應(yīng)力波速的確定提供了新途徑。
　　 (3)基于低應(yīng)變應(yīng)力波反射法,對錨桿錨固系統(tǒng)及樁基中的應(yīng)力波速進(jìn)行對比分析,以區(qū)別二者檢測技術(shù)的差別。樁基中應(yīng)力波速的理論計算表明,由于三維效應(yīng)的影響,在樁基中的應(yīng)力波速應(yīng)大于錨固介質(zhì)中的波速,實驗結(jié)果驗證了這一結(jié)論,而且二者隨齡期和強(qiáng)度的增加而增加,二者與錨桿錨固系統(tǒng)中的應(yīng)力波速隨齡期和錨固介質(zhì)強(qiáng)度的增加呈對稱指數(shù)關(guān)系?；谒猛暾?/p>

6、錨桿與基樁中的應(yīng)力波速,對缺陷錨桿與基樁進(jìn)行了質(zhì)量判別,分析結(jié)果表明構(gòu)件的質(zhì)量檢測結(jié)果與實際設(shè)計結(jié)果吻合較好,驗證了所得應(yīng)力波速的準(zhǔn)確性。
　　 (4)根據(jù)完整錨桿錨固系統(tǒng)中所得的應(yīng)力波速,對三類圍巖下不同錨固介質(zhì)中具有不同缺陷和密實度的錨桿錨固質(zhì)量進(jìn)行了評判。結(jié)果表明,判別結(jié)果與實際設(shè)計吻合較好,同時也驗證了所求錨桿錨固系統(tǒng)中應(yīng)力波速的準(zhǔn)確性。
　　 (5)錨桿檢測過程中檢測到的信號都是離散的,無法用準(zhǔn)確的解析式來表達(dá)

7、。若分析處理這些信號,必須弄清這些信號的頻譜分布規(guī)律。本文首先采用最常用的頻譜分析方法即快速傅立葉變換(FFT)對時域信號進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明,信號的FFT分析只能在整體上分析錨桿動測信號所包含的各頻率成分,完整和缺陷錨桿的頻域曲線是不同的,缺陷錨桿的FFT幅值曲線存在明顯的多峰現(xiàn)象,頻帶上能量分散。信號的FFT分析不具備時域信息,即不知道頻域中的某一頻率是在什么時候發(fā)生的。
　　 (6)本文采用短時傅立葉變換(STFT)對信