收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

不同围岩中锚杆锚固系统的低应变动力响应分析

孙冰  
【摘要】: 锚固技术已在铁路、公路、矿山及水工隧道中得到广泛应用。对于岩土工程中众多锚杆,其锚固质量如何、锚杆的长度是否与设计长度一致、其砂浆是否饱满,即锚杆是否起到了预期的作用等,这些问题对于岩土加固工程来说显得十分重要。然而,由于现场施工工艺及作业环境等诸多因素的影响,因锚杆锚固质量问题引起的围岩大面积失控现象时有发生。因此,对锚固工程的损伤识别、质量诊断以及实时检测和补强等问题,一直是岩土工程界广泛关注和迫切解决的问题。但由于多方面的原因,我国锚杆锚固质量及受力状态的检测仍然停留在利用液压千斤顶进行破坏性拉拔试验阶段。这种检测手段既费工又费钱,更重要的是这种检测手段对经锚杆加固的岩土体产生较强的扰动,降低了锚杆的加固作用,仅限于个别抽查。因此,对锚杆锚固系统的无损探伤研究是岩土工程界急需解决的关键问题。 本文在理论分析的基础上,采用室内模型实验和现代信号处理技术相结合的手段,研究了不同围岩中具有不同锚固状态的锚杆锚固系统中的低应变动力响应特性。而锚杆锚固质量的无损检测技术主要借助桩基的动测法,使得部分研究和工程技术人员易将二者的检测混淆,这样就可能造成实际工程检测中的误判。为此,本文还进行了二者的比较研究。本文主要研究内容及结论如下: (1)在不同龄期下,进行了不同围岩下不同锚固介质中完整及缺陷锚杆的加速度信号特征分析。分析结果表明,完整锚杆的固端反射信号非常强烈,但由于固端反射和应力波衰减的影响使得底端反射信号很弱,这也是锚杆锚固系统中应力波速的难准确确定的主要原因;缺陷锚杆的固端反射信号比较强烈,但由于同样原因底端和缺陷反射信号微弱。 (2)锚杆锚固系统中的应力波传播速度是进行锚固质量判断的最基本参数,通过理论分析得出该波速介于锚固介质中应力波速和自由锚杆中应力波速之间,通过不同围岩及锚固介质下完整锚杆在不同龄期下的实验研究,验证了理论结果,得出了该波速在初期随锚固介质强度和龄期的增加呈明显的下降趋势而后期平缓增加,得出该波速与锚固质量呈基本呈负相关关系,得出该波速与锚固介质中的波速呈对称指数关系。为锚杆锚固系统的实时检测提供了依据,为锚杆锚固系统中应力波速的确定提供了新途径。 (3)基于低应变应力波反射法,对锚杆锚固系统及桩基中的应力波速进行对比分析,以区别二者检测技术的差别。桩基中应力波速的理论计算表明,由于三维效应的影响,在桩基中的应力波速应大于锚固介质中的波速,实验结果验证了这一结论,而且二者随龄期和强度的增加而增加,二者与锚杆锚固系统中的应力波速随龄期和锚固介质强度的增加呈对称指数关系。基于所得完整锚杆与基桩中的应力波速,对缺陷锚杆与基桩进行了质量判别,分析结果表明构件的质量检测结果与实际设计结果吻合较好,验证了所得应力波速的准确性。 (4)根据完整锚杆锚固系统中所得的应力波速,对三类围岩下不同锚固介质中具有不同缺陷和密实度的锚杆锚固质量进行了评判。结果表明,判别结果与实际设计吻合较好,同时也验证了所求锚杆锚固系统中应力波速的准确性。 (5)锚杆检测过程中检测到的信号都是离散的,无法用准确的解析式来表达。若分析处理这些信号,必须弄清这些信号的频谱分布规律。本文首先采用最常用的频谱分析方法即快速傅立叶变换(FFT)对时域信号进行分析。分析结果表明,信号的FFT分析只能在整体上分析锚杆动测信号所包含的各频率成分,完整和缺陷锚杆的频域曲线是不同的,缺陷锚杆的FFT幅值曲线存在明显的多峰现象,频带上能量分散。信号的FFT分析不具备时域信息,即不知道频域中的某一频率是在什么时候发生的。 (6)本文采用短时傅立叶变换(STFT)对信号进行分析处理以便找到明显的底端反射为锚杆锚固系统中应力波速的确定提供依据。分析结果表明,信号的短时傅立叶变换可在相平面表达信号的强度大小,并且底端反射信号比较明显,但不能反映缺陷处的反射信号,锚杆缺陷越多,反射信号的能量也越大。短时傅立叶变换虽然在一定程度上克服了傅立叶变换不具有的局部分析能力的缺陷,但若要判断缺陷位置需要采用小波分析、小波包分析等信号处理技术。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘长武,丁开旭;注浆浆液对锚杆抗腐性的影响[J];矿山压力与顶板管理;2000年03期
2 孔恒,马念杰,王梦恕,张成平,杨振茂;新型金属粗尾高强度锚杆[J];煤;2001年06期
3 曾宪明,雷志梁,张文巾,冀文政;关于锚杆“定时炸弹”问题的讨论——答郭映忠教授[J];岩石力学与工程学报;2002年01期
4 赵建明;复合应力状态下的锚杆杆体强度变化[J];矿业安全与环保;2002年S1期
5 张树光,张向东,李永靖;纤维硬塑锚杆及其工程应用的研究[J];煤炭学报;2002年06期
6 刘少伟;马念杰;杨振茂;;新型玻璃钢锚杆结构与生产技术研究[J];中外科技信息;2003年Z1期
7 李虎民,张峰,王智欣;可回收锚杆应用中的几个问题[J];中国煤炭;2003年06期
8 郭晋文;全长膨胀塑料锚杆锚固机理研究初探[J];山西焦煤科技;2004年S1期
9 董国庆;方小伟;王振刚;古兴龙;;新型胀套式可回收锚杆的试验与应用[J];中国矿业;2006年09期
10 肖玲;李长松;曾宪明;林大路;杜宁波;路遥;;承载锚杆与非承载锚杆腐蚀力学性能对比试验研究[J];岩石力学与工程学报;2007年04期
11 黄志怀;李国维;王思敬;李维朝;;不同围岩条件玻璃纤维增强塑料锚杆结构破坏机制现场试验研究[J];岩石力学与工程学报;2008年05期
12 张全丽;;麻花式玻璃纤维增强塑料锚杆的开发和研制[J];科技情报开发与经济;2009年35期
13 石建军;刘洪涛;马念杰;;高强度金属锚杆力学性能试验研究[J];煤炭工程;2011年03期
14 吴锐;徐金海;周保精;王强;;新型可回收树脂金属锚杆的研制与应用[J];矿山机械;2011年05期
15 单仁亮;周纪军;夏宇;刘响钟;贾林;;爆炸荷载下锚杆动态响应试验研究[J];岩石力学与工程学报;2011年08期
16 杨健辉;杨滢涛;孟祥程;孙海丽;;两端自由金属锚杆的最优激励试验研究[J];煤炭科学技术;2011年08期
17 王凯;杨晓成;乔永凤;;巷道端部锚固锚杆抽射机理分析[J];山西煤炭;2012年05期
18 喻骁;曹秀丽;;锚杆耐久性研究回顾与探讨[J];中国勘察设计;2012年07期
19 杜娟;朱亮;;基于动载稳定性影响下的锚杆系统质量评价[J];煤矿现代化;2012年04期
20 薛道成;张凯;;煤矿锚杆锚固结构系统横向振动特性研究[J];中国矿业大学学报;2013年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 范银平;靳熙;;右旋等强锚杆钢筋的生产实践[A];河南省金属学会2010年学术年会论文集[C];2010年
2 黄育;郭志昆;;锚杆腐蚀与防腐保护分析[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
3 王明恕;郑雨天;何修仁;;全长锚固锚杆的力学模型及其设计计算[A];地下工程经验交流会论文选集[C];1982年
4 任非凡;徐超;谌文武;;南竹加筋复合锚杆承载特征现场试验[A];第十一届全国土力学及岩土工程学术会议论文集[C];2011年
5 刘保平;陈武;席月鹏;;扩大头(囊式)锚杆新技术[A];2013水利水电地基与基础工程技术——中国水利学会地基与基础工程专业委员会第12次全国学术会议论文集[C];2013年
6 翟金明;周丰峻;刘玉堂;;扩大头锚杆在软土地区锚固工程中的应用与发展[A];锚固与注浆新技术——第二届全国岩石锚固与注浆学术会议论文集[C];2002年
7 张诗光;;玻璃钢锚杆制造技术浅析[A];第十六届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2005年
8 刘成禹;赵喜斌;张继奎;;管式锚杆提高破碎围岩支护效果的理论与实践[A];中国软岩工程与深部灾害控制研究进展——第四届深部岩体力学与工程灾害控制学术研讨会暨中国矿业大学(北京)百年校庆学术会议论文集[C];2009年
9 陆庭侃;戴耀辉;;全长锚固锚杆在回采巷道层状顶板的工作特性[A];第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
10 张继红;陈文娟;;复合锚杆及其足尺试验研究[A];第三届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 柯玉军;锚杆检测技术研究及应用[D];兰州大学;2006年
2 薛道成;煤矿巷道锚杆无损检测技术及在西山矿区的应用研究[D];中国矿业大学;2013年
3 任非凡;南竹加筋复合锚杆锚固机理研究[D];兰州大学;2009年
4 梁月英;土层扩孔压力型锚杆的锚固机理研究[D];中国铁道科学研究院;2012年
5 唐仁华;锚杆(索)挡土墙系统可靠性分析计算方法[D];湖南大学;2013年
6 张选利;柔性注压锚杆锚固特性研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
7 曹佳文;充气锚杆力学特性试验研究与数值模拟分析[D];中南大学;2011年
8 孙冰;不同围岩中锚杆锚固系统的低应变动力响应分析[D];中南大学;2010年
9 李义;锚杆锚固质量无损检测与巷道围岩稳定性预测机理研究[D];太原理工大学;2009年
10 陈建功;锚杆—围岩结构系统低应变动力响应理论与应用研究[D];重庆大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴拥政;锚杆杆体的受力状态及支护作用研究[D];煤炭科学研究总院;2009年
2 张艳军;楠竹加筋复合锚杆室内试验研究[D];兰州大学;2009年
3 张强;膨胀锚杆锚固层制造与性能研究[D];山东大学;2009年
4 钟宙灿;基于时频分析的锚杆无损检测技术研究[D];成都理工大学;2010年
5 张树光;纤维硬塑锚杆及其支护参数的研究[D];辽宁工程技术大学;2001年
6 徐骏;锚杆接触问题的有限元解法及其应用[D];西南交通大学;2003年
7 岳帅;内嵌光纤复合纤维增强树脂智能锚杆[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 陆林龙;搅拌水泥土锚杆的试验研究[D];宁波大学;2012年
9 赵冬松;锚杆受荷条件下的声学特性数值方法研究[D];河北科技大学;2013年
10 陈平;高耐久性锚杆在水下挡墙中的性能研究[D];重庆交通大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 高颖敏翟金伦;锚杆回收有了专用钻杆[N];中国矿业报;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978