专利名称：基于孔底预埋反射装置的锚索及锚杆锚固质量检测方法
技术领域：
本发明涉及土木工程无损检测方法，特别涉及一种基于孔底预埋反射装置的 锚索及锚杆锚固质量检测方法。
背景技术：
锚索、锚杆在公路、铁路、水电、矿山、市政等工程中大量使用，主要用于 边坡加固和地下工程支护。
锚索、锚杆的施工质量维系着工程的安危。锚索(杆)作为永久性工程、隐 蔽工程和预应力工程，工程的安全稳定性在很大程度上依赖于锚索(杆)的加固 作用。锚索(杆)锚固质量检测和控制一直受到锚固工程界的高度关注。
现有的锚索及锚杆锚固质量无损检测中，对于锚索(一般超过20m)及长锚 杆，由于弹性波传播的距离较长，在传播过程中能量不断衰减，当弹性波到达锚 索(杆)底端后，大部分继续透射和往前传播，少部分反射回去。因此，难以判 断锚索(杆)的底端，也就无法准确确定锚索或锚杆的长度；同时，也无法根据 反射波幅值与入射波波幅值的比值判断锚索或锚杆的灌浆饱满度。总之，准确识 别锚固的底端，是锚固质量检测的前提，不然，就无法确定锚索或锚杆的长度和 灌浆饱满度。这样，严重影响了仪器处理分析数据的准确性，不能真实地反映锚 索及锚杆的锚固质量。
针对上述不足，寻求一种锚索及锚杆锚固质量无损检测方法，在检测时 能够准确检测出锚索及锚杆锚固的长度和灌浆饱满度等关键质量数据，对控 制锚索及锚杆锚固质量和检测其运行状况和安全性具有重要意义。
发明内容
本发明提供一种基于孔底预埋反射装置的锚索及锚杆锚固质量检测方法，通 过本方法，在不破坏锚固结构的情况下，通过分析锚杆锚索底端反射回波的反射 点位置准确判断锚杆锚索的长度，通过反射波幅值与入射波波幅值的比值判断锚 杆或锚索的灌浆饱满度，从而分析得出锚杆或锚索的锚固质量，检测方便、结果 可靠，对控制锚索及锚杆锚固质量、掌握其工作状况和安全性具有重要意义。
本发明的基于孔底预埋反射装置的锚索及锚杆锚固质量检测方法，包括以 下步骤
a. 在锚固段前端安装有孔底反射器的锚杆或锚索外露端端头激发产生沿锚
杆或锚索传播的弹性波，所述孔底反射器设置有容纳反射体的封闭夹层，接收
反射回波信号并记录接收时间，根据L = v (tl — t0) /2将时间换算为对应的 弹性波传播方向的深度，其中L为弹性波传播方向的长度，v为弹性波在锚杆或 锚索中的传播速度，tl为接收信号的时间，tO为弹性波产生时间；
b. 建立反射回波振幅和深度二维坐标系，利用采样值在二维坐标系内建立 反射回波波形曲线，波形幅值变化一个周期所对应的深度为锚杆或锚索的长度， 在振幅值形变化一个周期内，根据反射波幅值与入射波波幅值的比值判断锚杆 或锚索的灌浆饱满度。
进一步，步骤a中，弹性波信号的接收和时间的记录是通过检测仪实现的， 所述检测仪包括探头、数据接收及转换模块、处理器和输出模块，所述探头设 置在锚杆或锚索外露端的断头，探头设置有加速度传感器，所述加速度传感器 所采集的锚杆或锚索反射回波信号由数据接收及转换模块转换放大后输入处理 器，处理器根据公式L = v (tl — t0) /2将时间转换为其对应的弹性波传播方 向的深度，并将反射回波振幅和深度建立二维坐标系波形图，输出到输出模块。
发明的有益效果本发明的基于孔底预埋反射装置的锚索及锚杆锚固质量 检测方法，利用锚杆或锚索锚固状态下动力响应规律建立模型，检测时，用锤 击等方法在锚杆或锚索外露端激发弹性波，通过仪器采集反射装置反射回来的反射回波进行处理和分析，得出锚杆或锚索的长度、灌浆饱满度等锚固质量数 据。由于在锚杆或锚索底端预埋了反射装置，底端反射点变得十分明显，不仅 能够准确地判断锚杆或锚索的长度，而且，大大增强了反射率和反射强度，同 时，也大大增加了采用反射、入射波能量对比关系判断灌桨质量的准确性和可 靠性，避免了无反射装置时反射能量极不稳定的情况。本发明在不破坏锚固结 构的情况下，通过测得的反射回波分析判断锚杆或锚索锚固质量，检测方便、 结果可靠，对控制锚索及锚杆锚固质量、掌握其工作状况和安全性具有重要意义。
下面结合附图和实施例对发明作进一步描述。 附图为发明的工作原理示意图。
具体实施例方式
附图为本发明的工作原理示意图，如图所示本发明的基于孔底预埋反射 装置的锚索及锚杆锚固质量检测方法，包括以下步骤
a. 在锚固段前端安装有孔底反射器7的锚杆1外露端端头施加瞬时冲击， 产生沿锚杆传播的弹性波，所述孔底反射器设置有容纳反射体的封闭夹层，接 收反射回波信号并记录接收时间，根据L = v (tl—t0) /2将时间换算为对应 的弹性波传播方向的深度，其中L为弹性波传播方向的长度，v为弹性波在锚杆 l中的传播速度，tl为接收信号的时间，tO为弹性波产生时间；
b. 建立反射回波振幅和深度二维坐标系，利用采样值在二维坐标系内建立
反射回波波形曲线，波形幅值变化一个周期所对应的深度为锚杆1的长度，在 振幅值形变化一个周期内，根据反射波幅值与入射波波幅值的比值判断锚杆的 灌浆饱满度。
由于弹性波从一种介质传播至另一种介质时，根据介质的不同会发生不同
程度的反射，弹性波沿锚杆l传播的过程中，当传播至锚固底端的孔底反射器7时，孔底反射器7将能量完全反射，在波形上产生一个幅值增大的突变点，弹 性波经锚杆1底端反射并衰减，传播一个来回即为一个周期，表5见在波形上为 周期性变化并逐渐衰减的波形曲线，由此可知一个周期所对应的深度为锚杆1 的长度；同时，当灌浆越不饱满，弹性波衰减越快，反射波与入射波的比值就 越小，由此就可以分析判断锚杆的整体灌浆饱满度。
本实施例中，步骤a弹性波信号的接收和时间的记录是通过检测仪实现的， 所述检测仪包括探头3、数据接收及转换模块4、处理器5和输出模块6，所述 探头3设置在锚杆1外露端的端头，探头3设置有加速度传感器，所述加速度 传感器所采集的锚杆1反射回波信号由数据接收及转换模块4转换放大后输入 处理器5，处理器根据公式L二v (tl — t0) /2将时间转换为其对应的弹性波传 播方向的深度，并将反射回波振幅和深度建立二维坐标系波形图，输出到输出 模块6，使操作者便于直接观察到检测结果，当然也能通过打印设备将检测结果 以报告形式输出，操作方便快捷。
本实施例中，步骤a对锚杆l外露端的端头施加一个瞬间冲击时，使用锤2 敲击，对锚杆检测时使用材质硬的尖头锤，对锚索检测时采用材质软的大头锤， 操作灵活简单，实施成本低，当然，也可以采用其它自带加速度传感器的激振 力可调的激振装置，也能达到发明目的。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管 参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的 宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种基于孔底预埋反射装置的锚索及锚杆锚固质量检测方法，其特征在于包括以下步骤a.在锚固段前端安装有孔底反射器(7)的锚杆或锚索(1)外露端端头激发产生沿锚杆或锚索传播的弹性波，所述孔底反射器设置有容纳反射体的封闭夹层，接收反射回波信号并记录接收时间，根据L＝v(t1-t0)/2将时间换算为对应的弹性波传播方向的深度，其中L为弹性波传播方向的长度，v为弹性波在锚杆或锚索(1)中的传播速度，t1为接收信号的时间，t0为弹性波产生时间；b.建立反射回波振幅和深度二维坐标系，利用采样值在二维坐标系内建立反射回波波形曲线，波形幅值变化一个周期所对应的深度为锚杆或锚索(1)的长度，在振幅值形变化一个周期内，根据反射波幅值与入射波波幅值的比值判断锚杆或锚索的灌浆饱满度。
2. 根据权利要求1所述的基于孔底预埋反射装置的锚索及锚杆锚固质量检 测方法，其特征在于步骤a中，弹性波信号的接收和时间的记录是通过检测 仪实现的，所述检测仪包括探头(3)、数据接收及转换模块(4)、处理器(5) 和输出模块(6)，所述探头(3)设置在锚杆或锚索(1)外露端面，探头(3) 设置有加速度传感器，所述加速度传感器所采集的锚杆或锚索(1)反射回波信 号由数据接收及转换模块(4)转换放大后输入处理器(5)，处理器根据公式L二 v (tl—t0) /2将时间换算为其对应的弹性波传播方向的深度，并将反射回波振 幅和深度建立二维坐标系波形图，输出到输出模块(6)。
全文摘要
本发明公开了一种基于孔底预埋反射装置的锚索及锚杆锚固质量检测方法，利用锚杆或锚索锚固状态下动力响应规律建立模型，检测时，在锚杆或锚索外露端激发弹性波，通过仪器采集反射装置反射的回波，分析反射回波，得出锚杆或锚索的长度、灌浆饱满度等锚固质量数据，本发明在不破坏锚固结构的情况下，可通过分析锚杆或锚索底端反射回波的反射点位置准确判断锚杆锚索的长度，通过反射波幅值与入射波波幅值的比值判断锚杆或锚索的灌浆饱满度，从而分析得出锚杆或锚索的锚固质量，检测方便、结果可靠，对控制锚索及锚杆锚固质量、掌握其工作状况和安全性具有重要意义。
文档编号G01N29/04GK101650341SQ20091010435
公开日2010年2月17日 申请日期2009年7月16日 优先权日2009年7月16日
发明者唐树名, 徐宏武, 斌 罗, 饶枭宇 申请人:招商局重庆交通科研设计院有限公司