曹東勇周亮陳鵬

（1.河南省水利勘測有限公司，河南 鄭州 450003；2.鄭州工業(yè)貿(mào)易學校，河南 鄭州 450000）

超聲波檢測技術(shù)在巖土工程中的發(fā)展趨勢

曹東勇1周亮2陳鵬1

（1.河南省水利勘測有限公司，河南 鄭州 450003；2.鄭州工業(yè)貿(mào)易學校，河南 鄭州 450000）

通過對巖土的錨固加固，可以使得原巖土處于穩(wěn)定狀態(tài)，確保建筑結(jié)構(gòu)整體的可靠性、安全性、穩(wěn)定性。關(guān)于巖土工程的錨固質(zhì)量是否滿足要求及標準，需要相關(guān)的手段進行檢測。所以，超聲波檢測技術(shù)對錨桿的完整性檢測顯得尤為重要。

巖土工程；超聲波檢測；發(fā)展趨勢

1 錨桿檢測手段

錨桿檢測技術(shù)主要有常規(guī)檢測技術(shù)與超聲波檢測技術(shù)等兩種。常規(guī)檢測技術(shù)的基本原理是靜載荷對錨桿的壓力或者拉力，由于現(xiàn)代巖土工程的發(fā)展，要求檢測具有精度高、實時性以及大面積動態(tài)檢測的技術(shù)。超聲波檢測技術(shù)是現(xiàn)代巖土工程中錨桿檢測的普遍采用的檢測技術(shù)。超聲波檢測，即在對錨桿完整性檢測時，不破壞原巖土的基本受力結(jié)構(gòu)，只通過利用一些輔助儀器設(shè)備、相關(guān)檢測技術(shù)手段和數(shù)據(jù)分析原理，檢測錨桿在巖土中是否完整，是否存在一定的缺陷，并判斷出錨桿存在缺陷的類別、出現(xiàn)缺陷的準確部位以及缺陷的大小尺寸等，特別適用于巖土工程大面積檢測工程。

1.1 常規(guī)錨桿錨固質(zhì)量檢測技術(shù)

常規(guī)錨桿檢測技術(shù)是一種依據(jù)靜力錨固質(zhì)量檢測法，即工程中的拉拔試驗法。主要根據(jù)試驗壓力計和位移計所測得的數(shù)據(jù)信息，利用相應轉(zhuǎn)換公式，整理出相應的錨固桿在巖土中位移與荷載間的變化曲線，從而分析出巖土錨桿錨固性能。在大量巖土工程實踐和巖土工程研究中發(fā)現(xiàn)，常規(guī)的靜力檢測法僅對巖土中錨桿進行損壞性靜態(tài)檢測分析，并且其檢測結(jié)果在很大程度上具有局限性，此外常規(guī)檢測技術(shù)不能對大面積建筑工程錨桿錨固質(zhì)量進行動態(tài)檢測。由于常規(guī)檢測中采用拉拔試驗手段獲得的數(shù)據(jù)僅僅是錨固力的一個綜合值，如果錨桿存在缺陷，不能明確缺陷在錨桿的具體位。因此，常規(guī)的檢測技術(shù)僅可以檢測出錨桿是否完好，不能準確判斷缺陷存在的具體位置。

1.2 超聲波檢測技術(shù)

超聲波檢測是不破壞原巖土的受力結(jié)構(gòu)，應用相關(guān)的檢測設(shè)備對錨桿進行檢測。在檢測時，對桿端進行外力震擊，從而引起桿端的劇烈振動，并產(chǎn)生沿錨桿向桿底傳播的應力波。如果應力波的波形、波速、波峰值保持不變，在錨桿中均勻傳播，則表明錨桿的完整性比較好。如果應力波的波形、波速、波峰值發(fā)生變化，則表明沿錨桿長度方向上存在缺陷。由于超聲波檢測對錨桿不產(chǎn)生破壞，所以特別適用于重要巖土工程大面積檢測工程。

2 錨固錨桿應力波超聲波檢測工作流程

在進行錨桿超聲波檢測數(shù)據(jù)分析之前，首先要調(diào)查清楚圍巖土地的基本地質(zhì)狀況，然后再標定錨桿桿頭應力波速度，利用檢測裝置采集反射波反射回來的數(shù)據(jù)，通過一系列的分析整理獲取巖土中錨桿的長度、錨桿的完整程度等基本信息。因此，超聲波檢測技術(shù)基于應力波檢測的工作流程大致為：收集圍巖地質(zhì)基本資料，標定應力波速大小，利用檢測儀器進行數(shù)據(jù)動態(tài)采集，拉拔抽檢試驗、時域波形分析、頻譜分析以及時頻頻譜分析等，最后準確獲取錨桿的長度和完整度。

3 錨桿超聲波檢測技術(shù)基本原理

當錨桿桿端受到外力震擊后，就會引起桿端的劇烈振動，并產(chǎn)生應力波沿錨桿向桿底處傳播。如果錨桿質(zhì)量完好，則錨桿為應力波提供了一個均勻傳播的介質(zhì)，此時應力波的波形、波速、波峰值均保持不變。如果存在缺陷，則應力波就會在不均勻的材料中傳播，在有缺陷部位應力波將發(fā)生突變，從而使得應力波的波形、波速、波峰值發(fā)生變化，會發(fā)生透射波、反射波或者散射波等現(xiàn)象。實際檢測工程中發(fā)現(xiàn)，由于透射波在受到錨桿內(nèi)非均勻介質(zhì)的作用下，儀器很難準確測量其具體值；可以通過對反射波的分析獲得錨桿的質(zhì)量水平，當應力波反射傳播到錨桿桿頂時，由原先裝置在錨桿桿頂處加速度或速度計應力波傳感器采集測得。由于反射波的數(shù)據(jù)信息代表著錨桿質(zhì)量的相關(guān)信息。因此，對反射波攜帶的數(shù)據(jù)進行信息分析后，就可以得出錨桿質(zhì)量的完整程度，從而可以獲取錨桿的綜合安全性能指標。

4 超聲波檢測中錨桿錨固失效分析

4.1 錨桿桿體鋼筋拉斷

鋼筋是圍巖錨桿中的主要受力體，主要提供拉力，同時由于錨桿底端的絲扣部位，經(jīng)常性出現(xiàn)幾個應力共同作用，使其該處發(fā)生應力集中。當應力增大到一定程度時，則會使錨桿中的鋼筋拉斷。為了解決鋼筋被拉斷，實際工程中常對鋼筋進行熱處理，從而提高鋼筋的韌性，防止鋼筋拉斷現(xiàn)象的發(fā)生。

4.2 托板失效

由巖土工程可知，在實際工程中常發(fā)生錨桿托板失效現(xiàn)象，為了解決托板失效，實際工程施工時通常選用增大錨桿托板的厚度，或采用高強度鋼材等提高錨桿托板的耐壓性能，從而提高錨固結(jié)構(gòu)整體的性能。

4.3 局部薄弱點破壞，致使錨空失效

大量巖土工程實踐表明，由于巖土圍巖局部薄弱部位發(fā)生破壞引起錨桿出現(xiàn)錨空失效現(xiàn)象。當采用錨固錨桿技術(shù)進行巖土工程加固支護時，由于在圍巖中薄弱點處荷載產(chǎn)生的應力分布不均勻，就會在圍巖的薄弱環(huán)節(jié)處出現(xiàn)局部破壞現(xiàn)象，導致錨桿的切向錨固力瞬間減小甚至消失，錨桿的徑向錨固力也隨之減小，錨固結(jié)構(gòu)支護性能降低，發(fā)生錨桿錨空失效現(xiàn)象。

5 結(jié)語

巖土工程超聲波檢測技術(shù)是在高新技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上形成的，具有操作簡便、檢測速度快、受環(huán)境影響小、對巖體無損壞、數(shù)據(jù)結(jié)果精度高等特點，在建筑巖土工程錨桿質(zhì)量檢測領(lǐng)域中有非常大的發(fā)展空間。

[1]高海軍.斷層破碎帶隧道圍巖穩(wěn)定性分析[J].蘭州工業(yè)學院學報，2013（04）.

U442

A

1003-5168(2014)03-0014-01

曹東勇(1983.11—)，男、山西運城人，工程師，工學學士，研究方向：巖土工程勘察、施工。