一种长锚索锚固质量检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种长锚索锚固质量检测方法及装置，通过计量锚索长度和注浆密实度的定性判别检测锚索锚固体质量。采用锚索钢绞线外露端安装锚索传感器，在该外露杆的端头多次瞬态激发，对在锚索中产生的弹性波信号采用垂直叠加技术进行采集，并对采用数据解编、频谱分析、带通滤波、有效信号提取与放大、反褶积滤波及检测成果图输出信号处理技术和步骤，获取对锚索锚固质量判断的识别参数。利用锚索锚固体内的弹性波波速和锚索底端反射界面产生的反射波信号的传播时间来进行定量计算，对锚索长度参数的判别；利用锚固体深部的反射波能量以及相位的变化关系进行定性评价，对锚索的注浆密实度参数的判别。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于应用地球物理学弹性波振动探测
，涉及弹性波反射法技术用于硐室和高陡边坡岩体加固处理的一种长锚索锚固质量检测方法及装置。
技术介绍
岩土工程中，采用锚索锚固技术，利用锚索将破碎或者不稳定岩土体与稳定岩土体连接在一起，来提高工程岩体的整体稳定性，显著节约工程材料，有利于施工安全，已经成为提高岩土工程稳定性和解决复杂的岩土工程问题最有效的方法之一。与喷锚挂网等传统支护方法相比，锚索支护可以在岩土体开挖后能及时和快速地提供支护，主动地加固岩土体，有效地控制岩土体变形，保护地层的原有强度、提高软弱或潜在滑动面的抗剪强度，使岩土体应力状态朝稳定方向发展，能有效地防止岩土体坍塌破坏等优点。因此，锚索锚固技术广泛应用于矿山、交通、水利水电、地质等隧道、边坡、山体加固工程中。 传统锚索质量检测的方法主要有拉拔试验、钻孔取芯法。两种方法在锚索质量检测中发挥了重要作用，但是它们均为破坏性检测，对分段锚固力、缺陷位置、注浆密实度和锚固长度等锚固质量的关键指标不能检测等缺点，使其不能满足锚索质量评价的要求和工程快速化施工的要求。电法、电磁法和磁法等非弹性波无损检测技术从理论上可以对锚索质量进行评价，但由于其自身的局限性，该技术难以全面评价锚索质量，如脉冲电磁波反射法能检测锚杆长度，但检测锚杆注浆密实度精度低；磁法能对锚杆应力状态进行评价，但对锚杆长度、缺陷位置等指标不能进行评价。弹性波反射法是利用波动参数振幅、波动能量与锚杆质量指标如注浆密实度具有一定相关性的参数指标对锚索质量进行检测，具有无损、快速、简便和成本低等优点，是锚杆质量检测的主要方法。弹性波反射法已在锚杆质量检测中得到了广泛的应用，应用对象局限于IOm左右的短锚杆。但随着工程的巨型化和快速化，要求长大距离锚固，锚索的锚固技术得到了相应发展与应用，锚索长度在交通、矿山等工程均为30m左右，特别在水电工程中，锚索长度则更大，一般为50-80m。而长度较大的锚索，尤其是60m以上的超长锚索的应用。由于锚索施工工艺的复杂性、围岩结构的复杂性、施工的快速化以及锚索施工的隐蔽性等因素，锚索工程势必会存在不同程度的质量缺陷，难以满足工程设计所要求的加固效果，为了保证锚索锚固质量工程质量，工程技术人员致力于长锚索锚固质量无损检测技术和方法研究。由此，针对长锚索锚固质量的检测遇到接收的信号比较微弱，有较大的干扰信号问题，我们研究和开发一种适用于长锚索锚固质量检测的方法及专用传感器，试图将原始信号底端反射波经滤波、放大处理后，有效压制干扰信号，识别和提取有效弱反射波信号。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是解决锚索锚固质量检测有效信号能量弱和高频干扰信号能量大的问题，提出一种以计量锚索长度和锚固体注浆密实度，对锚索锚固体质量进行检测和判别的方法，通过对弹性波信号进行垂直叠加技术采集及数据处理技术和步骤，输出检测成果图，获取对锚索锚固质量判断的识别参数。本专利技术的目的之二是提出一种长锚索锚固质量检测装置，采用锚索钢绞线外露端安装锚索传感器，在该外露杆端头设置磁致探头且激发装置多次瞬态激发，对在锚索中产生的弹性波信号采用垂直叠加技术进行采集，有效采集到锚索锚固体深部微弱的有效反射波信号，并能从采集到的复杂信号识别和提取该反射波信号，获取定量锚索长度和注浆密实度定性判别结果来检测锚索锚固体质量。本专利技术解决其技术问题采用以下技术方案一种长锚索锚固质量检测方法，主要是定量计算锚索长度和定性给出锚固体注浆密实度级别，对锚索锚固体质量进行检测和判另IJ，具体步骤如下I)锚索检测信号采集； 2)锚索锚固体波速实验；3)锚索锚固原始数据的信号处理过程；4)锚索锚固质量检测结果判定。其中，步骤1，在锚索注浆后至锚索张拉前这一时间段，在锚索钢绞线外露端采集检测信号，传感器安装位置在锚索外露端，用螺丝压紧锚索传感器使锚索传感器和钢绞线成为一个弹性体，激发位置在外露端，用一个超磁致探头激发产生波形基本一致的振动信号；锚索传感器接收到钢绞线的振动，并将机械信号转为电信号；其中，步骤2，在锚索穿索时，在锚索体内不同深度安装预埋传感器，锚索注浆后在不同时期进行观测，利用传感器拾取的透射波的到达时间来获取波在锚固体内的传播速度；其中，步骤3，对检测信号采集的原始数据进行归一化处理，使检测波形信号处于同一量级水平，进行波形对比和频谱分析；利用锚索锚固体钢绞线有效振动频带响应值，设定带通滤波的上限和下限值，采用振幅补偿等非线性放大技术对信号进行处理；再采用反褶积滤波技术压制干扰波信号、放大有用弱信号，提取波阻抗界面的反射系数，检测成果图输出。而且，所述步骤2和步骤3输出锚索长度和注浆密实度识别结果。而且，所述步骤I对原始信号波形多次垂直叠加，获取放大有效弱信号、压制干扰信号。而且，所述步骤I重复采集至少3到6次，达到多次采集的波形特征基本一致。而且，所述步骤2传感器技术获取波在锚固体内的传播速度，采集最先到达传感器的直达波传播速度，其波形初至起跳明显。一种长锚索锚固质量检测装置，主要是将传感器安装在锚索外露杆，磁致探头设置在锚索杆端，磁致探头接激发装置，传感器接数据采集仪。而且，所述传感器为中空的，锚索穿入其中，紧固螺钉将传感固定在锚索上。而且，所述紧固螺钉至少为两个或两个以上，且紧固螺钉为两个相互垂直设置，将传感器固定在锚索上。而且，数据采集仪接入数据处理装置，数据处理装置检测成果图输出。本专利技术与现有技术相比还具有以下的主要优点I、本专利技术采用系统化的锚索信号处理方法和步骤，有效采集到锚索锚固体深部微弱的有效反射波信号，并能从采集到的复杂信号识别和提取该反射波信号；根据反射波到达时间、反射波能量以及反射波相位和入射波相位的关系，可以快速判别锚索锚固质量，准确地计算锚索长度和定性评价注浆密实度。2、本专利技术锚索锚固质量检测装置，采用的传感器为中空式压电传感器，传感器安装位置在锚索外露杆，能保证传感器和锚索最佳匹配，传感器频带宽，频带范围能覆盖锚索结构振动的频响范围；在锚索钢绞线外露端采集检测信号，激发位置在杆端，激发装置接磁致探头，数据采集的观测方式采用激振器和信号接收器安装在同一根钢绞线，该观测方式接收信号的能量最强，即有利于微弱信号的接收。3、本专利技术数据采集过程中采用垂直叠加技术，该技术利用数据采集仪的浮点放大功能，在钢绞线外露端端头激发信号，安装在激发器附近的信号接收传感器接收到从锚固体内传播的振动信号，并传输到数据采集仪。对同一根钢绞线进行多次激发和接收，多次接收到的时序曲线相加，数据采集仪自动根据相加后的信号大小来确定放大倍数。既根据振动信号的幅度，动态调整放大倍数(量程范围)，从而把幅度相差悬殊的振动信号始终放大 至最佳值，保证了对微弱振动信号的精确测量，使波形准确、不失真。采用垂直叠加技术的优点是增大微弱信号的能量，压制随机干扰信号，有利于微弱信号的提取和识别。4、采用预埋传感器技术研究锚固体内波速变化规律，即在锚固体内部安装信号传感器，根据不同龄期预埋传感器接收到的透射波到达时间，计算出波在锚固体内的传播速度。其波速变化规律为无灌浆时，锚固体内波的传播速度最大，灌浆后，波的传播速度减少，且灌浆越密实，波速就越小。5、本专利技术对采集到数据进行数据格式改编，转变为用户可以读取的数据格式，在数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长锚索锚固质量检测方法，其特征在于：定量计算锚索长度和定性给出锚固体注浆密实度级别，对锚索锚固体质量进行检测和判别，具体步骤如下：1)锚索检测信号采集；2)锚索锚固体波速实验；3)锚索锚固原始数据的信号处理过程；4)锚索锚固质量检测结果判定。其中，步骤1，在锚索注浆后至锚索张拉前这一时间段，在锚索钢绞线外露端采集检测信号，传感器安装位置在锚索外露端，用螺丝压紧锚索传感器使锚索传感器和钢绞线成为一个弹性体，激发位置在外露端，用一个超磁致探头激发产生波形基本一致的振动信号；锚索传感器接收到钢绞线的振动，并将机械信号转为电信号；其中，步骤2，在锚索穿索时，在锚索体内不同深度安装预埋传感器，锚索注浆后在不同时期进行观测，利用传感器拾取的透射波的到达时间来获取波在锚固体内的传播速度；其中，步骤3，对检测信号采集的原始数据进行归一化处理，使检测波形信号处于同一量级水平，进行波形对比和频谱分析；利用锚索锚固体钢绞线有效振动频带响应值，设定带通滤波的上限和下限值，采用振幅补偿等非线性放大技术对信号进行处理；再采用反褶积滤波技术压制干扰波信号、放大有用弱信号，提取波阻抗界面的反射系数，检测成果图输出。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖国强，周黎明，王法刚，尹健民，周春华，汪洋，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
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