淺談無損檢測技術巖土工程中的應用

摘 要:在對巖土工程錨桿錨固質量檢測技術中的常規檢測技術和無損檢測技術的優缺點進行歸納總結后，對應力波無損檢測技術的波動原理及其在巖土工程實際檢測過程中的具體工作流程進行了認真分析研究。

關鍵詞:巖土工程無損檢測應力波

中圖分類號:TU71文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(b)-0097-01

隨著國家基礎建設步伐的不斷加快，鐵路、公路、大型水工建筑物等巖土工程施工進度也在不斷加快，施工質量要求也在不斷提高。在巖土工程施工過程中，由于受工程周圍巖土土體地質條件等因素的影響，往往需要通過錨固等方法對巖土進行加固處理。巖土工程錨固技術，利用相關錨固措施最大限度地保護和加固原巖土土體性能，不僅可以充分發揮巖土內部擁有的能量;同時還能有效提高巖土自身的強度和穩定可靠性能，有效減輕巖土結構體自身的重量，在保證巖土工程施工安全的基礎上，達到節約工程原材料的目的，推進工程高效穩定的建設。錨固是巖土工程作為永久支護的主要技術措施，但是其施工現場錨固質量水平如何，能否達到相關標準或設計要求，投入運行過程中，其綜合服務質量水平如何等，就需要通過相關檢測手段對其進行綜合評價。因此，對巖土工程中錨固質量水平檢測技術進行研究，對保證整個巖土工程綜合質量水平就顯得非常重要[1]。

1 巖土工程錨桿錨固質量檢測技術

無損檢測是巖土工程中進行錨桿錨固質量水平檢測的基本技術，其是在不損傷巖土基本結構的前提下，通過相關技術手段和數據分析檢測巖土結構是否存在缺陷，并判斷缺陷可能的類型、位置、以及尺寸等，為巖土錨桿錨固質量水平評估提供重要依據。巖土工程中錨桿錨固質量無損檢測主要包括常規錨桿錨固質量檢測和當代比較流行的無損檢測兩種技術方法。由于此兩種方法在進行檢測時所選用的方法和技術手段不同，因此，其在巖土工程檢測過程中各有優缺點。

1.1 常規錨桿錨固質量檢測技術

常規錨桿錨固質量檢測是一種典型的靜力錨固質量檢測法，即工程中常說的拉拔試驗法。該法主要根據巖土中壓力計和位移計所獲得的數據信息，利用相應轉換計算公式整理出巖土中錨固桿位移與荷載間的變化曲線，從而分析出巖土錨桿錨固質量水平。在大量研究和工程實際應用效果分析可知，靜力檢測法僅僅可以對巖土中損壞性進行靜態檢測分析，而且其檢測結果具有很強局限性，不能對大面積錨桿錨固質量進行動態檢測，加上其所選用的拉拔試驗手段所獲得錨固力是一個綜合值，不能定向到錨桿具體某段上，因此，其試驗結果只是個結論值，只能對巖土損壞性與否進行靜態判斷。現代工程中很多高強度螺紋錨桿被廣泛應用到巖土錨固實際工程中，據大量研究和實際試驗表明:當錨固結構中水泥砂漿的長度(L)大于錨固鋼筋直徑(D)的40倍以上時，如果采用拉拔試驗法判斷錨桿錨固力時，即便在拉拔力作用下錨固鋼筋出現徑縮甚至拉斷情況時，其也不會喪失相應錨固力，也就是說采用此法所獲得檢測結果很難反應高強度螺紋錨桿的錨固性能水平。巖土錨固結構體外包水泥砂漿的質量好壞對錨桿錨固作用力的影響也是非常大，但是采用常規錨固質量檢測方法幾乎不能檢測出整個錨固護體外包水泥砂漿的好壞，同時用拉拔試驗法也無法檢測出巖土錨固體中錨桿的長度，不能判斷施工過程中是否有預埋件錯埋、偷工減料等行為。

1.2 現代流行的無損檢測技術

近幾十年，在巖土工程中發展起來的無損探傷檢測技術是巖土工程錨桿錨固質量檢測的重要技術手段，主要利用相應電子硬件設備和信號傳輸媒介，采集錨桿錨固性能數據信號，從而對巖土工程錨桿錨固質量水平進行動態安全性評價。現代電子技術、信號處理技術、計算機技術等不斷完善發展，為巖土無損探傷檢測技術提供了重要技術支持，加上現代巖土工程中迅速發展起來的新設計思路、新材料、以及新施工工藝等又對巖土工程錨桿錨固質量無損檢測提出了更高的要求。無損檢測技術是巖土工程的一個重要分支，同時也是巖土工程質量綜合檢測技術現代化發展的必然方向。

2 巖土工程錨桿錨固質量無損檢測基本原理

當巖土錨固體錨桿錨頭受到瞬態外力激振后，就會引起錨桿桿頭質點發生劇烈振動，并以應力波的形式向錨桿桿底傳播。如果整個錨固體具有完好質量水平，則錨固體內部將給錨桿傳輸的應力波提供一個均勻傳播媒介，此時應力波的傳播速度、幅值、以及波類型均保持不變向桿底傳播;若錨固體內部存在質量問題，則應力波將會在不均勻介質中傳播，相應波速、波幅、以及波的類型等就會在傳播過程中發生改變，以反射波、透射波、或者散射波等形式表現出來，即應力波在存在質量問題的地方其波強度將發生突變，從而導致激振擾動能量在該處出現重分配現象，一部分能量穿個擾動界面繼續向桿底傳播轉換成透射波;而其它能量則受到干擾面的影響沿錨桿返回到桿頭即為反射波。在實際工程檢測過程中發現，透射波由于受到檢測體內部非均勻介質的影響，很難精確測到其具體值;而反射波可以在其反向傳播到錨桿桿頂時，由安裝在錨桿桿頂處相應的應力波傳感器(如:加速度計或速度計等儀器設備)實時測得。由于傳感器所測得的反射波數據信息中攜帶著巖土錨固體內部錨桿相關信息，因此對反射波內所包含的數據信息進行分析運算，就可以獲得直接反應錨桿錨固質量水平的數據結果(如:錨長、錨固灌漿飽和度、錨固體腐蝕程度、以及錨固錨桿預應力等)，從而可以判斷被錨固巖土土體的綜合安全性能質量水平[2]。

3 巖土錨固錨桿應力波無損檢測流程

在進行巖土錨桿錨固質量分析前，先搜集完圍巖土地地質質資料后，標定瞬態外力激振所產生的應力波速度大小，然后利用相應數據采集裝置動態檢測反射波的數據信息，并分別經過拉拔抽檢試驗、時域波形分析、波頻頻譜分析、以及時頻頻譜分析等過程，從而獲得巖土錨桿長度、錨固質量水平等結果。

在巖土錨桿錨固質量檢測數據中，如果頻譜分析分析數據中應力波峰值的頻率間隔量(即通常所說的頻差Δf)存在大小不等、變化區間較大等現象時，可以判斷錨固體中砂漿的強度較高、握裹力較大;反之，當頻差大小基本保持一致，且呈現等間距分布狀態時，可以判斷砂漿強度較小、握裹力較小。在進行時頻譜分析時，其中高頻值區域如果出現次數非常多，則可以推斷高頻區頻率值較高，對應錨固體錨固質量就會越差;反之，時頻譜分析時僅首波周期內出現高頻值時，可以認定該錨固質量水平較高。同時在檢測過程中，可以將動態測量獲得數據的時頻譜分析與時域波形分析相結合，從而確定錨桿的準確長度，從而把檢測誤差控制在巖土錨固質量檢測規范允許范圍以內。

4 結語

無損檢測技術是在計算機技術、信號處理技術、傳感器技術等發展的基礎上形成的良好巖土檢測技術。無損檢測技術具有檢測速度快、對巖體無損壞、數據結果準確可靠、不影響施工進度等優點，通過相關研究和實際工程應用的不斷創新完善，其必將在巖土檢測工程中發揮巨大作用。

參考文獻

[1]徐幀祥，等.巖土錨固技術與西部開發[M].北京:人民交通出版社，2002.

[2]周克印，周在杞，姚恩濤，等.建筑工程結構無損檢測技術.北京:化學工業出版社，2006.