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锚杆锚固质量的超声导波检测技术研究

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锚杆锚固质量的超声导波检测技术研究
Evaluation of Anchorage Quality of Rock Bolts Using Ultrasoinc Guided Wave
投稿时间:2016-02-29
DOI:10.15918/j.tbit1001-0645.2017.06.004
中文关键词:锚固锚杆低频超声纵向导波上界面反射回波脱锚长度粘结密实度
English Keywords:grouted rock boltlow frequency ultrasonic longitudinal guided waveupper interface reflected wavedebond lengthbonding compactness
基金项目:江西省科技支撑计划项目(20141BBG70097,20151BBG70061);江西省工业安全工程技术研究中心开放基金资助项目(2013GGY001);江西理工大学科研基金重点项目(NSFJ2014-K05)
作者单位
何文江西理工大学 资源与环境工程学院, 江西, 赣州 341000
王成北京理工大学 爆炸科学与技术国家重点实验室, 北京 100081
石文芳江西理工大学 资源与环境工程学院, 江西, 赣州 341000
宁建国北京理工大学 爆炸科学与技术国家重点实验室, 北京 100081
赵奎江西理工大学 资源与环境工程学院, 江西, 赣州 341000
摘要点击次数:975
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中文摘要:
采用低频超声纵向导波检测了锚杆的锚固质量.首先研究了调制波类型及激励信号周期数对信号频谱的影响,优选出汉宁窗调制的正弦波信号作为检测信号,然后数值模拟研究了20~100 kHz纵向导波在锚杆锚固段上界面的反射情况,进行了纵向导波在锚杆底端与锚固段上界面反射回波的时间差确定锚固锚杆的脱锚长度,进而确定锚杆的粘结密实度的理论与试验研究,结果表明:随着频率的增大,锚固段上界面的反射回波系数逐渐减小.锚固段上界面反射回波系数的试验与数值模拟结果变化趋势差异较大,原因为传感器具有谐振频率及传感器与锚杆接触面耦合存在能量损失.粘结密实度测定的试验与理论结果吻合较好.
English Summary:
Low frequency ultrasonic longitudinal guided waves were applied to inspect the anchorage quality of rock bolts. The effects of modulation wave type and signal's cycle number on signal spectrum were firstly analyzed, and sinusoidal waves modulated by Hanning window were selected for guided wave testing. Then longitudinal guided waves with frequencies 20~100 kHz reflected from the upper interface of grouted rock bolts were numerically simulated. Based on theoretical analysis and experimental investigation, a new method was proposed so that the debond length of grouted rockbolts could be determined by the time difference between bolt end reflected wave and upper interface reflected wave, and then the bonding compactness of a grouted rock bolt was calculated. The results show that guided wave reflection coefficient from the upper interface of grouting rock bolts decreases with the increase of frequency. The experimental results of guided wave reflection coefficient vary considerably from simulation ones, which is due to the transducer's resonant frequency and the energy loss between the transducer and the bolt end. The testing results of bonding compactness agree well with theoretical results.
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