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路基工程 Subgrade Engineering
2010年第4期（总第151期）
声波反射技术在锚杆质量检测中的应用
毛红梅
（陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南
714000）
摘要：锚杆的长度和砂浆饱满度是锚杆质量的关键控制指标，应用波反射技术能准确测量锚
杆的有效锚固长度与砂浆饱满度，是一种快速、经济、可靠的无损检测技术。检测证实，冲江河水电站岩体锚固工程的锚杆锚固均为优良。
关键词：锚杆；声波反射技术；无损检测
中图分类号：P631.5*21;U417.1文献标志码：B文章编号：1003-8825(2010)04-0250-02
0引言
锚杆锚固技术作为地下工程及边坡防护的重要手段，已在铁路、公路、水利水电等工程中得到广泛应用，但锚杆的施工质量是否达到了设计要求，是否对岩体起到了预期的锚固效果，需要通过一定的检测手段来确定。在锚杆锚固技术中，锚杆嵌入岩石中的长度及锚杆与岩石间的砂浆饱满度是决定锚杆能否发挥最大效用的关键，因此对这两项技术指标进行谭价是锚杆错固质量检测的主要任务(")。
早期锚杆锚固质量是通过测试锚杆的抗拨力来检测的。这种方法却有缺陷：①它是一种破坏性的检测方法；②抽检的样本数十分有限，难免以偏概全；③ 不能对锚杆的锚固质量作充分的背定（因当锚固的水泥砂浆长度大于钢制锚杆直径的40倍或少数石子卡死锚杆时，即使拉拔到锚杆杆体颈缩也不会使锚固力丧失，这种假象可能会使测试工作得出错误的结论）； ④不能检测锚杆的实际长度。
而声波反射技术作为一种测试错杆质量的无损检测技术，可获得较为准确的锚杆长度和量化砂浆的饱
满度，已越来越受到工程界的青睐。 1声波反射技术原理
声波反射法检测锚杆长度的理论依据是波在杆中传播的运动学特性（反射回波的垂直双程旅行时）；检测砂浆饱满度的理论依据是波在杆中传播的动力学特性。具体做法是在锚杆项端施加一股态激振力，由布设在错杆顶端的一个传感器接收反射信号，通过对所接收的反射信号进行时域、频域分析，以获得锚杆的有效锚固长度、砂浆饱满度、工作荷载、极限承载
收稿日期：2009-0527
作者简介：毛红梅（1973－），女，陕西渭南人。讲师，主要从事
道路工程的教学与研究工作。E-mil：mhm1108@ 163.com
能力等参数，并据此对错杆的锚固质量进行评价。如砂浆饱满度的检测问题，理论上认为从锚杆顶部发射的声赖应力波经杆体向四周传播，在锚杆与砂浆、砂浆与围岩的界面会发生反射和透射。当锚杆、砂浆和围岩三者之间接触紧密时，由于波阻抗差异不大，大部分能量会透射到围岩体中去，只有小部分能量反射回来。此时传感器所接收到的回波信号的特征应是波形较简单、能量相对较弱：当砂浆浇薄不密实时，各种导波会集中在杆中传播而很难辐射到杆外的介质中去，此时波在杆中的传播现象较之灌浆密实的情况要复杂得多，表现为反射波能量很强且波形复杂。实际工作中就是依据这些特征来检定锚杆的锚固质量的。
2检测仪器
以LX-10E型锚杆检测仪为例，LX-10E锚杆质量检测仪是“九五”国家科技攻关成果。该仪器由大功率声波发射接收系统（包括发射换能器和接收换能器）、数据采集系统和数据后处理软件系统构成。声波发射接收系统采用新型超磁致伸缩材料发射换能器(2,3)，保证每次发射信号的一致性好，发射功率可调节，可适应测量不同长度锚杆的要求。接收换能器结构精致，外形似指头大小，其灵敏度高，接收频带宽。
数据采集系统的采样精度为24bit，接收带宽为 400~10000Hz，采样长度为0.5~64.0k，时间精度最小可达0.1us，信号采用差分输入，抑制交流干扰，可选4个通道同时采集，运用相关分析办法提取信号特征。自带数据处理系统，能对采集信号进行实时处理，进行频谱分析、数字滤波、微积分处理、能量均衡、波形平滑、指数放大和别除直流分量等处理功能。
数据后处理软件是针对LX-10E锚杆质量检测仪专门开发的配套软件，软件界面友好，操作简洁，