锚杆锚固质量无损检测仪器开发研究

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1、中图分类号：TD687UDC分类号：531锚杆锚固质量无损检测仪器开发研究ResearchonDevelopmentofNondestructiveTestingfortheRockBoltsBondingIntegrityCandidateName：FENGChunyuSchoolorDepartment:MechatronicalEngineeringFacultyMentor:Prof.WangChengChair,ThesisCommittee：Prof.ShangXinchunDegreeApplied:MasterofPhil

2、osophyMajor：MechanicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：February，2014锚杆锚固质量无损检测仪器开发研究北京理工大学研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明

3、确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解北京理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：摘要锚杆支护技术由于其可显著提高围岩的稳定性，加之具有支护成本低等优点，在边坡、基坑、隧道、矿井巷道及地下工程中

4、得到了广泛的应用。但由于锚杆支护属于隐性支护，对锚固质量的监测和检测并不容易。传统的锚杆锚固质量检测方法主要有：扭矩扳手法、液压千斤顶拉拔试验法、钻孔取芯法和内置测力传感器法。以上四种检测方法普遍存在成本高、检测范围有限、精度差等问题，其中的拉拔试验法和钻孔取芯法属于有损检测方法，将对锚杆的锚固结构造成破坏。目前锚杆锚固质量的无损检测方法主要有应力波反射法和超声导波法，应力波反射法的研究起步较早，而超声导波法目前还处于实验研究阶段。以上两种锚杆锚固质量无损检测方法虽然在理论上已经比较成熟，但在实践应用方面还存在很多问题需要解决。基于此，本

5、文对应力波法锚杆锚固质量无损检测技术的机理进行了研究，建立了理论模型，在理论模型的基础上设计开发了一种锚杆锚固质量无损检测仪。本文主要工作如下：1.对应力波法在锚杆锚固质量无损检测技术中的理论基础进行了研究，建立了自由锚杆、端锚锚杆在瞬态敲击下的理论模型，分析了导波在锚杆锚固体系中的传播特征。为下一步检测仪的设计开发奠定了理论基础。2.设计开发应力波法锚杆锚固质量无损检测仪，其中包括检测仪的硬件设计、软件开发、上位机软件的编制并制作了检测仪样机。制定检测仪与上位机软件之间的通信协议，编制串口通信函数类，保证了数据通信的准确性。在结果处理中

6、，采用估值区间与相位分析相结合的方法，提高了检测精度。3.制作自由锚杆模型和端锚锚固锚杆模型，使用检测仪进行自由锚杆和端锚锚杆测量实验，证实检测仪可准确测出锚杆长度、有效锚固长度，算出锚固力，对锚固质量给出评价，并证实检测仪具有较好的工作稳定性。关键词：锚杆；无损检测；锚固质量；检测仪；AbstractRockboltshavebeenwidelyusedinfieldsofslope,foundationpit,tunnel,mineroadwaysandundergroundengineerbecausetheycanobviousl

7、ystabilizesurroundingrocksandtheircostislow.Traditionalwaystodetectanchoragequalityare:torquewrenchmethod,pullouttestmethod,over-coringmethodandforcetransducermethod.Allthesefourmethodsarecostly,limitedtocertainareaandtheiraccuracyispoor.Besides,pullouttestandover-coringm

8、ethodaredestructivetestingmethods.Recentlystresswavereflectionmethodandguidedwavemethodareusedto