基于弹性波理论的预应力锚索无损检测方法研究

摘要

由于预应力锚索的锚固效果显著，目前已成为岩土锚固工程的重要技术。但是边坡预应力锚索结构并不是永久稳定的，地质环境的变化、人为因素的破坏或者施工质量不达标等原因都会导致预应力锚索结构的失效从而引起边坡的失稳，这就像一个“定时炸弹”随时威胁着人民的财产和生命安全。因此，对预应力锚索结构的安全质量检测是保证边坡稳定性的一项重要工作。相比于传统的检测方法，无损检测具有经济、高效、实用等优点。但是在预应力锚索检测中，无损检测无法完成对所有影响因素的检测，选取合适的检测指标，研究各指标的无损检测方法，对实际检测工作极有意义。
　　本研究主要内容包括：①基于ANSYS软件进行了数值计算分析，分别模拟了锚固段长度和灌浆饱满度对锚索承载能力的影响，以及预应力损失对边坡稳定性的影响，并根据理论分析与数值模拟的结果，选取了预应力锚索安全评价指标；②基于弹性波理论研究了预应力锚索长度和灌浆饱满度的无损检测原理及方法，引入了等效质量法检测锚下预应力的理论模型，通过对该模型的数学推导，得到了边坡预应力锚索自振频率与预应力之间的相关关系，同时对等效质量法检测锚下预应力的理论模型进行了室内试验，证明了该方法的精确性；③提出并建立了一套相对标准化的预应力锚索现场无损检测体系，对体系中所包含的内容进行了详尽的介绍。同时提出了预应力锚索安全质量的评价方法与标准；④基于提出的预应力锚索无损检测方法和体系，在实际工程中进行应用，验证了方法与体系的可行性、实用性和精确性。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 锚固破坏、失效模式及影响因素的研究

1．2．2 锚固工程检测方法的研究

1．3 主要研究内容

1．4 研究技术路线

第二章 边坡预应力锚索安全评价指标

2．1 概述

2．2 锚固长度与灌浆饱满度有限元模型的建立

2．2．1 单元的选取

2．2．2 接触面模型

2．2．3 计算分析模型的建立和材料参数的选取

2．2．4 数值模拟结果的分析

2．3 锚索预应力有限元模型的建立

2．3．1 边坡预应力锚索有限元分析的基本假定

2．3．2 单元、材料参数的选取与计算分析模型的建立

2．3．3 有限元强度折减法

2．3．4 数值模拟结果分析

2．4 预应力锚索安全评价指标的选取

2．4．1 极限承载力

2．4．2 锚固段长度

2．4．3 灌浆饱满度

2．4．4 预应力损失

2．5 本章小结

第三章 基于弹性波原理各安全评价指标的无损检测方法

3．1 无损检测与弹性波理论简介

3．1．1 无损检测简介

3．1．2 弹性波简介

3．2 锚索长度测试方法

3．3 预应力锚索灌浆饱满度的无损检测方法

3．3．1 基于反射特性的灌浆密实度测试方法

3．3．2 基于振动衰减特性的灌浆密实度测试方法

3．4 预应力锚索锚固力的无损检测方法

3．4．1 自由锚索振动频率与张力的关系模型

3．4．2 等效质量法检测锚索预应力的理论模型

3．5 等效质量法检测锚索预应力的室内试验

3．5．1 试验思路

3．5．2 主要设备与仪器

3．5．3 试验具体步骤

3．5．4 试验数据的处理和分析

3．6 本章小结

第四章 预应力锚索现场无损检测体系

4．1 概述

4．2 现场检测一般规定

4．3 现场检测流程

4．3．1 外观检查

4．3．2 锚固段长度、灌浆饱满度和有效预应力的检测

4．3．3 标准锚索试验

4．4 检测数据处理与分析

4．5 检测结果评价与检测成果报告

4．6 本章小结

第五章 预应力锚索无损检测工程应用

5．1 概述

5．2 项目概况

5．3 检测方法

5．4 现场检测实施过程

5．4．1 边坡锚索编号规则

5．4．2 现场检测

5．4．3 数据采集与处理分析

5．4．4 检测结果

5．5 本章小结

6．1 研究成果与意义

6．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果