岩土工程锚杆测试课件.ppt

1、锚杆检测简介锚杆检测简介一、概 述 1.1 1.1岩土锚固技术应用岩土锚固技术应用 锚杆，英文“Bolt”；“bolting（准确称谓）”；“anchor(早期称谓)”是当代煤矿当中巷道支护的最基本的组成部分,他将巷道的围岩束缚在一起,使围岩自身支护自身。现在锚杆不仅用于矿山，也用于工程技术中，对边坡，隧道，坝体进行主动加固。岩土锚固技术是把一种受拉杆件埋入地层中，以提高岩土自身的强度和自稳能力的一门工程技术；由于这种技术大大减轻结构物的自重、节约工程材料并确保工程的安全和稳定，具有显著的经济效益和社会效益，因而目前在工程中得到极其广泛的应用。岩土锚固的基本原理就是利用锚杆(索)周围地层岩土的

2、抗剪强度来传递结构物的拉力以保持地层开挖面的自身稳定，由于锚杆锚索的使用，它可以提供作用于结构物上以承受外荷的抗力；可以使锚固地层产生压应力区并对加固地层起到加筋作用；可以增强地层的强度，改善地层的力学性能；可以使结构与地层连锁在一起，形成一种共同工作的符合体，使其能有效地承受拉力和剪力。在岩土锚固中通常将锚杆和锚索统称为锚杆。锚杆（锚索）使用量大边坡加固、隧道支护 公路每年10000km维系安全特别是预应力锚索缺陷隐蔽性强“定时炸弹”长度短缺灌浆不饱满张拉不到位预应力损失锈蚀断裂浆体开裂质量重灾区隐患高发区检测难度大1.1.1 技术背景1.1.2 锚杆的主要破坏形式锚杆有3种主要破坏形式:锚

3、杆断裂：抗拉承载力不足，锚杆断裂除了受腐蚀的影响以外，还与插入锚孔前或使用中的机械损害有关；预应力损失：影响锚杆预应力损失的因素，荷载在群锚中的重分布、过高的估计锚杆工作荷载、锚的一根或多根钢丝或钢丝束断裂等；实际荷载高于设计荷载：荷载超过设计荷载一般与群锚的荷载重分布有关。1.1.3 1.1.3 锚杆锚杆&锚索的区别锚索的区别 两者只是量的区别，不是质的区别，只是张拉介质不同。锚索的受拉件是钢绞线制作，锚杆是高强度精轧螺纹钢筋为主钢，通常锚索应用在大吨位锚固工程。锚索的受拉筋是用钢绞线制作，锚杆是用钢筋或钢管。通常锚索受力较大，还要加予应力，受力形式分锚固段和自由段，可以用作永久性锚固工程。

4、锚索是锚杆的一种，土丁也是。在国内，一般情况下，锚索是需要施加预应力的，因此它是主动受力，多应用于已出现变形或对变形要求严格的工程部位；锚杆则一般不施加预应力（有时也会施加很小的预应力），因此它是被动受力，只有当被锚固岩土体发生一定变形时它才发挥锚固力。此外，锚索长度一般在2050米，锚杆则不到20米。在国际上，锚索只是锚杆的一种类型。1.21.2锚杆锚杆(索索)的结构的结构 锚杆是一种将拉力传至稳定岩层或土层的结构体系，主要由锚头、自由段和锚固段组成，如图6.1所示。(1)锚头：锚杆外端用于锚固或锁定锚杆拉力的部件，由垫墩、垫板、锚具、保护帽和外端锚筋组成。(2)锚固段：锚杆远端将拉力传递给

5、稳定地层的部分锚固深度和长度应按照实际情况计算获取，要求能够承受最大设计拉力。1-台座；2-锚具；3-承压板；4-支挡结构；5-钻孔；6-自由隔离层；7-钢筋；8-注浆体；Lf-自由段长度；La-锚固段长度 (3)自由段：将锚头拉力传至锚固段的中间区段，由锚拉筋、防腐构造和注浆体组成。(4)锚杆配件：为了保证锚杆受力合理、施工方便而设置的部件，如定位支架、导向帽、架线环、束线环、注浆塞等。1-台坐；2-锚具；3-承压板；4-支档结构；5-自由隔离层；6-钻孔；7-对中支架；8-隔离架；9-钢绞线；l0-架线环；ll-注桨体；12-导向帽；Lr-自由段；La-锚固段 1.3 1.3 锚杆锚杆(索

6、索)的分类的分类按锚固形态分：按锚固形态分：圆柱形锚杆圆柱形锚杆 端部扩大型锚杆端部扩大型锚杆(索索)连续球型锚杆连续球型锚杆(索索)圆柱形锚杆圆柱形锚杆 锚杆的承载力主要锚杆的承载力主要依靠锚固体与周围岩土依靠锚固体与周围岩土介质间的粘结摩阻强度介质间的粘结摩阻强度提供。提供。该类锚杆适用于各该类锚杆适用于各类岩石和较坚硬的土层，类岩石和较坚硬的土层，一般不在软弱粘土层中一般不在软弱粘土层中应用，因软粘土层中的应用，因软粘土层中的粘结摩阻强度较低，很粘结摩阻强度较低，很难满足设计抗拔力的要难满足设计抗拔力的要求。求。端部扩大型锚杆端部扩大型锚杆(索索)锚杆的承载力主锚杆的承载力主要依靠锚固体

7、与周围要依靠锚固体与周围岩土介质间的粘结摩岩土介质间的粘结摩阻强度和扩大头处的阻强度和扩大头处的端承强度共同提供。端承强度共同提供。该类锚杆适用于该类锚杆适用于粘土等软弱土层、粘土等软弱土层、因比邻地界限制土因比邻地界限制土锚长度不宜过长的锚长度不宜过长的土层。土层。连续球型锚杆连续球型锚杆(索索)锚杆的承载力主锚杆的承载力主要依靠锚固体与周围要依靠锚固体与周围岩土介质间的粘结摩岩土介质间的粘结摩阻强度提供。阻强度提供。该类锚杆适用于该类锚杆适用于淤泥、淤泥质粘土等淤泥、淤泥质粘土等极软土层、或对锚固极软土层、或对锚固力有较高要求的土层。力有较高要求的土层。1 1、锚杆与钢筋混凝土桩联合使用、

8、锚杆与钢筋混凝土桩联合使用 构成钢筋混凝土排桩式锚杆挡墙，排桩可构成钢筋混凝土排桩式锚杆挡墙，排桩可以是钻孔桩、挖孔桩或混凝土桩，锚杆可以以是钻孔桩、挖孔桩或混凝土桩，锚杆可以是预应力或非预应力锚杆。是预应力或非预应力锚杆。1.3 1.3 锚杆锚杆(索索)与其他支挡结构联合使用与其他支挡结构联合使用2 2、锚杆与钢筋混凝土格架联合使用、锚杆与钢筋混凝土格架联合使用 形成钢筋混凝土格架式锚杆挡墙，锚杆形成钢筋混凝土格架式锚杆挡墙，锚杆锚点设在格架结点上，锚杆可以是预应力锚锚点设在格架结点上，锚杆可以是预应力锚杆杆(索索)或非预应力锚杆或非预应力锚杆(索索)。3 3、锚杆与钢筋混凝土板肋联合使用、

9、锚杆与钢筋混凝土板肋联合使用 形成钢筋混凝土板肋式锚杆挡墙，这种结构形成钢筋混凝土板肋式锚杆挡墙，这种结构主要用于直立开挖的岩石边坡或土质边坡支护。主要用于直立开挖的岩石边坡或土质边坡支护。4 4、锚杆与钢筋混凝土板肋、锚定板联合使用、锚杆与钢筋混凝土板肋、锚定板联合使用 形成锚定板挡墙。这种结构主要用于填方形形成锚定板挡墙。这种结构主要用于填方形成的直立土质边坡。成的直立土质边坡。二、锚杆的检测(1)拉拔试验规范中采用的方法(2)仪器监测（包括无损检测）2.1 锚杆拉拔力监控量测 监控量测的目的：锚杆抗拔力是指锚杆能承受的最大拉力，它是锚杆材料、加工与施工安装质量优劣的综合反映。锚杆抗拔力的

10、大小直接影响着锚杆的作用效果，如果抗拔力不足，会使锚杆起不到锚固围岩的作用，所以锚杆抗拔力的量测是检验锚杆质量的一项基本内容，是新奥法监控量测项目的必测项目。其量测项目如下：测定锚杆的锚固力是否大小设计要求 检查锚杆安装质量 2.2.1 试验依据 建筑地基基础设计规范 GB 50007-2002GB 50007-2002建筑边坡工程技术规范 GB 50330-2002GB 50330-20022.2 抗拔试验2.2.2 试验目的 锚杆拉拔力试验的目的是判定巷道围岩的可锚性、评价锚杆、树脂、围岩锚固系统的性能和锚杆的锚固力。试验必须在现场进行。2.2.3 锚杆质量抗拉强度 锚杆在工作时主要承受拉

11、力，所以检查材质时首先应检测其抗拉强度。方法是从原材料中或成品锚杆上截取试样；在拉力试验机上拉伸，检测材料的力学特性，确定是否满足工程要求 杆体规格 锚杆杆体的直径必须与设计相符，可用卡尺或直尺测量。此外还应注意观察杆径是否均匀，一致若发现锚杆直径明显忽粗忽细，则应弃之不用 2.2.4 锚杆拉拔力测试 锚杆拉拔力指锚杆能承受的最大拉力它是锚杆材料、加工和施工安装质量的综合反映，是锚杆质量检测的一项基本内容。拉拔试验在锚杆安装后0.5h0.5h4.0h4.0h进行。时间过短影响锚固剂固化后的强度，时间过长则因巷道围岩发生变形影响测量结果。、拉拔设备 中空千斤顶 手动油压泵 油压表千分表 压力-拉

12、力换算表压力表（MPaMPa）1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010拉力（kNkN）3.83.87.67.611.411.415.215.2191922.822.826.626.630.430.434.234.23838压力表（MPaMPa）1111121213131414151516161717181819192020拉力（kNkN）41.841.845.645.649.449.453.253.2575760.860.864.464.468.468.472.272.27676压力表（MPaMPa）212122222323242425252626272728282929

13、3030拉力（kNkN）79.879.883.683.687.487.491.291.2959598.898.8102.6102.6106.4106.4110.2110.2114114压力表（MPaMPa）3131323233333434353536363737383839394040拉力（kNkN）117.8117.8121.6121.6125.4125.4129.2129.2133133136.8136.8140.6140.6144.4144.4148.2148.2152152压力表（MPaMPa）4141424243434444454546464747484849495050拉力（kNk

14、N）155.8155.8159.6159.6163.4163.4167.2167.2171171174.8174.8178.6178.6182.4182.4186.2186.2190190压力表（MPaMPa）5151525253535454555556565757585859596060拉力（kNkN）193.8193.8197.6197.6201.4201.4205.2205.2209209212.8212.8216.6216.6220.4220.4224.2224.2228228压力表（MPaMPa）6161626263636464656566666767686869697070拉力（k

15、NkN）231.8231.8235.6235.6239.4239.4243.2243.2247247250.8250.8254.6254.6258.4258.4262.2262.2266266压力表（MPaMPa）7171727273737474757576767777787879798080拉力（kNkN）269.8269.8273.6273.6277.4277.4281.2281.2285285288.8288.8292.6292.6296.4296.4300.2300.2304304 测量方法操作程序：1）把锚杆测力计接头拧到锚杆末端，再套上拉力缸，使活塞端向外，然后拧紧螺母。2）上下摇

16、动手压泵手柄，用力要均匀，不要用力过猛；当压力表上的读数达到所要求的数据后，停止摇动手柄。3）手压泵必须摆成水平位置工作，检测完毕，卸压，收好仪器。试验要求:(1)、锚杆：16mm左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆，抗拔力大于40KN。(2)、18mm左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆，抗拔力大于60KN。(3)、22mm左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆，抗拔力大于100KN。2.2.5 锚杆拉拔测试要求 每安装300根锚杆至少随机抽样一组（3根），设计变更或材料变更时另做一组拉拔力测试。同组锚杆锚固力或拉拔力的平均值，应大于或等于设计值。同组单根锚杆的锚固力或拉拔力，不得低于设计值的90.试验的终止加载条件：当试验出现

17、下列情况之一时，即可终止加载：1）锚杆拔升量持续增长，且在1小时时间范围内未出现稳定的迹象；2）新增加的上拔力无法施加，或者施加后无法使上拔力保持稳定；3）锚杆的钢筋已被拔断，或者锚杆锚筋被拔出。4）验收试验，累计加载量等于或超过设计荷载的2倍2.2.6 注意事项1安装拉拔设备时，应使千斤顶与锚杆同心，避免偏心受拉。2.加载应匀速，一般以10KNmin的速率增加。3如无特殊需要，可不作破坏性试验，拉拔到设计拉力即停止加载。用中空千斤顶进行锚杆拉拔力试验，一般都要求做破坏性试验，测取锚杆的最大承载力。一方面检验锚杆施工质量，另一方面为调整设计参数提供依据。4千斤顶应固定牢靠，并有必要的安全保护措

18、施。特别是试验时操作人员要避开锚杆的轴线延长线方向，在锚杆的侧向并远离锚杆尾部的位置上加压读数；侧位移时停止加压。2.3 无损检测技术2.3.1 无损检测技术的原理 在锚杆(锚索)外露端激发应力波，应力波沿锚杆(锚索)传播，传播至底端时，孔底监测器的反射体将应力波全部反射 为此，可在锚杆(锚索)底端安装孔底监测器，准确判断锚杆(锚索)底端，并增强反射率，提高锚杆(锚索)检测准确性。2.3.2 主要步骤a.安装孔底监测器b.锚索安装后采集数据c.建立对比数据孔底监测器（1）按作业分区200 根为1 组（不足200 根按1 组计），由监理人根据现场实际情况随机指定抽查，抽查比例不得低于锚杆总数的3

19、（每组不少于6 根）。对于不同的锚杆类型、材料类型、施工工艺、工程部位的地质单元，均应抽取不少于1组的试件进行检验，以保证其结果能全面反映各种情况下的锚杆施工质量。（2）当抽查合格率大于80%时，认为抽查作业分区锚杆合格；当合格率小于80%时，将抽查比例增大至6%，如合格率仍小于80%时，对作业分区内锚杆全部检测，对不合格的锚杆重新施工。2.3.3 锚杆(索)无损检测面临的要求：2.3.4 锚杆(索)无损检测面临的技术瓶颈：对较长的有粘结锚杆(锚索)，由于应力波传播距离较长，能量不断衰减，到达底端后，大部分继续透射，少部分反射 因此，反射回波十分微弱，难以判断锚索底端，难以判断灌浆质量。影响了检测的准确性，不能真实的反映锚索（锚杆）的锚固质量