中国水利水电第十四工程局有限公司 云南昆明 650200
摘要：在水利水电工程的施工过程中，围岩被损坏，围岩应力释放，极容易产生坍塌现象，这时主要方法是用喷锚支护来加固围岩。锚杆工程是将锚杆打入工程体中，属于具有隐藏性质的工程，常用的检测方式有两种，一种是对锚杆进行拉拔实验；另一种则是本文主要讨论的锚杆的无损检测。以往对于锚杆施工质量检测的方法诸如：拉拔实验、开挖检查等都存在许多问题，传统的方法在锚杆工程整体性施工质量检查中存在不足之处，特别是无法检测出注浆密实度，又对锚杆本体及围岩（特别是对岩体质量有较高要求的地下厂房）造成损伤。随着科技不断发展，对锚杆无损检测技术的水平在日益提高。
关键词：锚杆；无损检测；弹性波反射法；质量评价
引言：在对锚杆工程的锚杆检测中，应力波反射法相比传统的检测方法具有如下特点：快速、经济和非破坏性等，在水利水电等众多工程中得到了广泛的应用。
1 原理及质量判断依据
锚杆锚固质量无损检测技术主要是利用一维杆件的原理来检测全长锚固类锚杆的锚固质量。锚固工程主要由锚杆、砂浆及围岩组成，无损检测技术是将应力波从锚杆顶部发射出去，应力波通过锚杆的杆体向四周传播，当应力波遇到砂浆和围岩等会发生反射与透射。锚杆、砂浆与围岩三者之间浇灌的均匀密实，则应力波所遇到的反射差别不大，若是三者之间浇灌的不均匀密实，则会产生空穴现象。锚杆锚固的质量主要是由突变点位置与信号发射的强弱来判断，通过对锚杆质量的检测就可以对注浆密度实度进行估算与分级。
锚杆长度检测原理主要是根据应力波在杆体底部的反射时间，通过输入同类型的锚杆波速参数，可以计算出锚杆的长度。针对不同的锚杆类型，检测的内容也有所差别（见表1）。
注：○为必须评定，△为可以评定，×为不需评定。端头锚固型锚杆只要求评定锚固端注浆密实度。
根据注浆的密度进行划分，锚杆分为4种类型。（1）Ⅰ类锚杆。表现出的应力波形规则并且底部没有缺陷反射信号，在杆底底部有微弱的反射波信号。（2）Ⅱ类锚杆。表现出的应力波形较为规则并且底部有微弱的缺陷反射信号，在杆底底部有微弱的反射波信号。（3）Ⅲ类锚杆。表现出的应力波不太规则并且底部缺陷反射信号明显，在杆底底部有微弱的反射信号或者缺陷多次的发射信号。（4）Ⅳ类锚杆。表现出的波形在长时间呈慢速衰减的形态，在杆底底部缺陷发射信号明显，很难判断杆的的反射信号。
2 应用
在对某水电站厂房边坡和发电洞等位置的锚杆工程进行抽查检测，检测仪器：JL-MG锚杆质量检测仪；检测方法：应力波反射方法，一共抽查了490根锚杆，其中不合格的锚杆有16根。在检测的锚杆中有3类典型的检测波形。通过实际调查发现，这种类型的波形符合Ⅰ类锚杆[1]，应力波形规则并且底部没有缺陷反射信号，在杆底底部有微弱的反射波信号。由此可以判断出锚杆质量分类为优。
从图1中可以看出，这种类型的锚杆符合Ⅱ类锚杆应力波形较为规则并且底部有微弱的缺陷反射信号，在杆底底部有微弱的反射波信号。由此可以判断出锚杆质量分类为良。
图1.发电洞1450段左壁143号锚杆检测的波形图：
这种类型的波形符合Ⅳ类锚杆，波形在长时间呈慢速衰减的形态，在杆底底部缺陷发射信号明显，很难判断杆的反射信号。由此可以判断出锚杆的质量分类为不合格。
3 问题及讨论
目前对于锚杆杆体长度的测量还存在着困难，现有的技术还不能对杆体的长度实现准确的测量，一方面是锚杆的底部与岩体接触，在接触处会有较好的结合，致使应力波在此处基本没有反射信号，又或者是锚杆的底部可能出现缺陷，在底部缺陷的部位应力波的反射信号很有可能会干扰到正常的底部反射信号，对检测结果有着极大的影响；另一方面是锚杆杆体的纵波速度[2]，由于实际检测中会遇到众多复杂的情况，现场通过实验检测锚杆杆体的纵波速度会出现波动，很难准确地检测出确定的纵波速度。根据相关资料与经验，砂浆锚杆体的纵波速度一般在4000~5000m/s，纵波速度的不确定性也会对锚杆长度的检测带来影响。缺陷的判断在锚杆检测中也是一个难题，主要是由于应力波传播的复杂性而导致的，在实际的锚杆检测中，对于缺陷部位的判断尤为重要，其重要性甚至超过了对锚杆长度的判断。主要是因为相较于对注浆饱满程度的不可测量，锚杆的长度可以进行控制；其次，注浆的饱满程度对于锚杆施工质量的判断更为重要。锚杆的质量分类在很大程度上与检测人员的经验相关，同一个锚杆的质量由不同的检测人员检测，在锚杆优、良以及合格的判断上很有可能检测出不同的结果。锚杆检测的目的是检测出不合格的锚杆，依据检测出锚杆的不合格率对锚杆工程做出评价。因此，在锚杆检测中，通过波形判断锚杆是否合格是最重要的[3]。
结论
简而言之，介绍了锚杆工程常用的质量检测方法及其存在的问题。论述了弹性波反射法锚杆无损检测的原理和方法。以某水电站厂房边坡490根锚杆检测为例，介绍了锚杆无损检测典型的波形、锚杆质量的分类及其分析方法，并探讨了锚杆无损检测过程中存在的问题及应注意的事项。
参考文献
[1]邹进，李承军.三峡梯级电站的模糊优化调度方法[J].水电自动化与大坝监测，2019，26（3）：56-59.
[2]韩立岩，汪培庄.应用模糊数学[M].北京：首都经济贸易大学出版社，2018.
[3]张英贵.三峡—葛洲坝梯级水电厂日调节运行研究[J].武汉水利电力大学学报，2016，29（3）：30-35.
论文作者:岳艳民
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年16期
论文发表时间:2019/11/6
标签：锚杆论文; 反射论文; 应力论文; 波形论文; 信号论文; 围岩论文; 质量论文; 《建筑学研究前沿》2019年16期论文;