岩土工程中超声波检测技术研究

1超声波检测技术

超声波检测是不破坏原岩土的受力结构，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。由于超声波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。

2锚固锚杆应力波超声波检测工作流程

在进行锚杆超声波检测数据分析之前，首先要调查清楚围岩土地的基本地质状况，然后再标定锚杆杆头应力波速度，利用检测装置采集反射波反射回来的数据，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信息。因此，超声波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度。

3锚杆超声波检测技术基本原理

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，此时应力波的波形、波速、波峰值均保持不变。如果存在缺陷，则应力波就会在不均匀的材料中传播，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。

4超声波检测中锚杆锚固失效分析

4.1锚杆杆体钢筋拉断

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。

4.2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。

4.3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。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，导致锚杆的切向锚固力瞬间减小甚至消失，锚杆的径向锚固力也随之减小，锚固结构支护性能降低，发生锚杆锚空失效现象。

5结语

岩土工程超声波检测技术是在高新技术快速发展的基础上形成的，具有操作简便、检测速度快、受环境影响小、对岩体无损坏、数据结果精度高等特点，在建筑岩土工程锚杆质量检测领域中有非常大的发展空间。

作者：曹东勇 周亮 陈鹏 单位：河南省水利勘测有限公司 郑州工业贸易学校