摘要：在对建筑岩土工程锚杆锚固质量检测中常用的电磁波探测法和地震波-超声波探测法两类无损检测技术进行分析后，介绍了基于应力波的无损检测技术具体工作流程，以供参考。
关键词：建筑岩土工程；锚杆锚固；无损检测技术
1 岩土工程锚杆的检测手段
由岩土工程实践可知，锚杆检测技术主要有常规检测技术与无损检测技术等两种检测手段。 常规检测技术的基本原理是静载荷对锚杆的压力或者拉力，由于现代岩土工程的发展，要求检测具有精度高、实时性以及大面积动态检测的技术。
无损检测技术是现代岩土工程中锚杆检测的普遍采用的检测技术。无损检测，即在对锚杆完整性检测时，不破坏原岩土的基本受力结构， 只通过利用一些辅助仪器设备、相关检测技术手段和数据分析原理，检测锚杆在岩土中是否保持完整，是否存在一定的缺陷，并可以判断出锚杆存在缺陷的类别、出现缺陷的准确部位以及缺陷的大小尺寸等，特别适用于岩土工程大面积检测工程中。无损探测技术主要由硬件仪器设备、传感器、数据信号处理器等几部分组成，通过对数据的采集，然后利用检测分析系统，对岩土工程锚杆锚固质量水平进行检测评估。
1.1 常规锚杆锚固质量检测技术
常规的静载荷质量检测方法在准确性、实时性、可靠性、以及大面积动态检测等方面均不能满足现代建筑岩土工程锚杆锚固质量大面积检测需求，无损检测技术主要利用一些辅助仪器设备对锚杆锚固质量进行动态检测，不仅能够准确检测分析出锚杆锚固质量水平，同时还不会对锚杆产生二次破坏，尤其适用于建筑岩土工程大面积探伤检测领域。岩土工程中无损探测技术主要利用与锚杆锚固质量检测相应硬件仪器设备、传感器、以及相应的数据信号处理器共同组成，从而利用系统的检测分析系统对岩土工程锚杆锚固质量水平进行系统检测和综合安全评估。用于建筑岩土工程的无损探测技术是在电子技术、传感器技术、计算机技术等高新技术不断完善的基础上发展起来的，经过岩土安全质量检测工作人员几十年的不断研究和工程应用，逐步形成了一整套完善的无损检测体系，并发展出了多种岩土工程无损检测方法，主要以电磁波探测法和地震波-超声波探测法最具代表性。电磁波无损检测法主要包括地质条件雷达、红外线温度场综合扫描探测法、射线探伤诊断法、以及光学成像法等。工程中常用的另一种无损探测技术地震波-超声波无损探测法主要包括高精度地震波法、瑞利波法、TSP法、以及声波（超声波）探伤法等。从两类岩土工程无损检测技术的工作机理来看，电磁波无损探测技术主要以电磁振荡激发形成对应的电磁波，通过对电磁波进行综合分析，获得相应的探测数据信息结果；地震波-超声波无损探测技术为机械震动激发形成地震波、声波（或超声波），然后利用相应计算单元对此类波形进行分析，形成对应的探测结果。1.2 现代流行的无损检测技术无损检测技术是现代岩土工程中锚杆检测的普遍采用的检测技术。无损探测技术主要由硬件仪器设备、传感器、数据信号处理器等几部分组成，通过对数据的采集，然后利用检测分析系统，对岩土工程锚杆锚固质量水平进行检测评估。
无损检测即不破坏原岩土的受力结构，仅应用相关的检测设备对锚杆进行检测。在检测时，对杆端进行外力震击，从而引起杆端的剧烈振动，并产生沿锚杆向杆底传播的应力波。如果应力波的波形、波速、波峰值保持不变，在锚杆中均匀传播，则表明锚杆的完整性比较好。如果应力波的波形、波速、波峰值发生变化，则表明沿锚杆长度方向上存在缺陷。同时，在锚杆存在缺陷部位应力波将发生突变，从而使得应力波发生透射波、反射波或者散射波等现象。由于，无损检测对锚杆不产生破坏，所以特别适用于重要岩土工程大面积检测工程中。
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2 岩土工程中锚固锚杆应力波无损检测工作流程
在进行锚杆无损检测数据分析之前，首先要调查清楚围岩土地的基本地质状况信息，然后再标定锚杆杆头应力波速度（由于锚杆杆头受到瞬间外力作用，使得锚杆产生应力波），再利用检测装置采集反射波反射回来的数据，从而通过一系列的分析整理获取岩土中锚杆的长度、锚杆的完整程度等基本结果。因此，无损检测技术基于应力波检测的工作流程大致为：收集围岩地质基本资料，标定应力波速大小，利用检测仪器进行数据动态采集，拉拔抽检试验、时域波形分析、频谱分析以及时频频谱分析等，最后准确获取锚杆的长度和完整性。
3 锚杆无损检测技术的基本原理
当锚杆杆端受到外力震击后，就会引起杆端的剧烈振动，并产生应力波沿锚杆向杆底处传播。如果锚杆质量完好，则锚杆为应力波提供了一个均匀传播的介质，此时的应力波的波形、波速、波峰值均保持不变。如果锚杆中存在缺陷，则应力波就会在不均匀的材料中传播时，在有缺陷部位应力波将发生突变，从而使得应力波的波形、波速、波峰值发生变化，会发生透射波、反射波或者散射波等现象。实际检测工程中发现，由于透射波在受到锚杆内非均匀介质的作用下，仪器很难准确测量其具体值；可以通过对反射波的分析获得锚杆的质量水平，当应力波反射传播到锚杆杆顶时， 由原先装置在锚杆杆顶处加速度或速度计应力波传感器采集测得。由于反射波的数据信息代表着锚杆质量的相关信息。因此，对反射波携带的数据进行信息分析后，就可以得出锚杆质量的完整程度，从而可以获取锚杆的综合安全性能指标。
综上所述，无损检测技术在对锚杆质量进行检测时，具有检测操作简便、检测时间快、受周围环境影响小、对岩体损坏程度小、检测结果精度高、检测结果可读性高等优点
4 无损检测中锚杆锚固失效的分析
从大量岩土工程实践中可知，锚杆失效表现形式主要有以下几方面：
（1）锚杆杆体钢筋拉断。众所周知，钢筋是围岩锚杆中的主要受力体，主要提供拉力，同时由于锚杆底端的丝扣部位，经常性出现几个应力共同作用，使其该处发生应力集中。当应力增大到一定的程度时，则会使锚杆中的钢筋拉断。为了解决钢筋被拉断，实际工程中常采用对钢筋进行热处理，从而提高钢筋的韧性，防止钢筋拉断现象的发生。
（2）托板失效。由岩土工程可知，在实际工程中常发生锚杆托板失效现象，为了解决托板失效，实际工程施工时通常选用增大锚杆托板的厚度，或采用高强度钢材等提高锚杆托板的耐压性能，从而提高锚固结构整体的性能。
（3）围岩局部薄弱点破坏，致使锚空失效。大量岩土工程实践表明，由于岩土围岩局部薄弱部位发生破坏引起锚杆出现锚空失效现象的发生。当采用锚固锚杆技术进行岩土工程加固支护时，由于在围岩中薄弱点处荷载产生的应力分布不均匀，就会在围岩的薄弱环节处出现局部破坏现象，从而导致锚杆的切向锚固力瞬间减小甚至消失，同时锚杆的径向锚固力也随之减小，引起锚固结构支护性能大大降低，发生锚杆锚空失效现象。
结束语：总而言之，建筑岩土工程无损检测技术是在电子技术、计算机技术、信号处理技术等高新技术不断发展基础上形成的，在岩土工程锚杆锚固质量水平检测领域具有非常强大的应用前景。
参考文献：
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[3]徐帧祥， 等. 岩土锚固技术与西部开发[M].北京：人民交通出版社，2002.
论文作者:姚晓,傅根根
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/11/27
标签：锚杆论文; 锚固论文; 应力论文; 岩土工程论文; 检测技术论文; 围岩论文; 质量论文; 《基层建设》2017年第25期论文;