一种通过固有频率检测锚杆长度的方法

技术领域

本发明涉及工程检测技术领域，尤其是涉及一种通过固有频率检测锚杆长度的方法。

背景技术

锚杆作为地下工程和岩石边坡的主要支护形式之一，对土木工程稳定性的维护起着重要作用，尤其是在节理裂隙岩体中，锚杆对岩体的加固作用十分明显。锚杆历来都是施工偷料的重灾区，对已经插入岩土层的锚杆进行锚杆长度检测，可有效避免施工过程中对锚杆长度的偷工减料。

市场上常见的锚杆质量检测仪由发射震源、检波器、主机和分析处理软件组成。发射震源产生的弹性波，沿着锚杆传播并向锚杆周围辐射能量，检波器检测到反射回波，并由检测仪对信号进行分析与存储。反射信号的能量强度和到达时间取决于锚杆周围或端部的灌浆状况。通过对信号进行处理和分析，可以确定锚杆长度以及灌浆的整体质量。但是由于锚杆长度有限，弹性波传播速度快，因此弹性波发生和反射的时间差非常短暂，信号捕捉难度高，容易出现误差，导致检测锚杆长度结果不准确。另外，在隧道中使用地质雷达进行长度检测是非常困难的，考虑到隧道锚杆的安装方式和地质雷达的电磁波传播特性，不能精确检测出锚杆长度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种通过固有频率检测锚杆长度的方法，以及一种通过相对固有频率检测锚杆长度的方法，不受安装环境、安装方法安装深度影响，快速精准。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种通过固有频率检测锚杆长度的方法，包括如下步骤：

S1.将固有频率测量系统的频率探头固定在锚杆后端；

S2.采用敲击法测试出锚杆1的固有频率；

S3.根据测量的固有频率计算出锚杆的长度。

进一步地，锚杆前端插入岩壁内，锚杆后端外露，频率探头固定在锚杆后端。

进一步地，锚杆后端靠近岩壁处通过垫板和螺母固定，锚杆前端设置锚头或钻头。

进一步地，固有频率测量系统包括频率探头，控制盒和测试主机。

进一步地，步骤2中频率探头采集共振信号传回控制盒，再由测试主机计算出固有频率。

一种通过相对固有频率检测锚杆长度的方法，包括如下步骤：

S1.采用径向敲击法测量同材质同直径已知长度锚杆的固定频率，作为固有频率的标准值；

S2.将固有频率测量系统的频率探头固定在待测锚固态锚杆后端；

S3.采用径向敲击法测试出锚固态锚杆的固有频率，作为固有频率的相对值；

S4.根据同材质同直径的锚杆长度与固有频率成反比的关系，由测试得到的固有频率的相对值与固有频率的标准值的比例，结合已知长度锚杆的长度值，计算出锚固态锚杆的实际长度。

进一步地，锚杆前端插入岩壁内，锚杆后端外露，频率探头固定在锚杆后端。

进一步地，锚杆后端靠近岩壁处通过垫板和螺母固定，锚杆前端设置锚头或钻头。

进一步地，固有频率测量系统包括频率探头，控制盒和测试主机。

进一步地，步骤3中频率探头采集共振信号传回控制盒，再由测试主机计算出固有频率。

本发明的有益效果是：

本发明通过固有频率检测锚杆长度的方法，采用敲击法测试出锚杆的固有频率，根据公式计算出锚杆的长度方法，不受安装环境、安装方法安装深度影响，检测快速精准。本发明通过相对固有频率检测锚杆长度的方法，根据相对固有频率比例计算锚杆长度的方法，同样不受安装环境、安装方法安装深度影响，检测快速，简化计算，结果精确。锚杆前端插入岩壁内，锚杆后端外露，频率探头固定在锚杆后端，可精准采集共振信号，而且安装拆卸方便。控制盒与测试主机采用集成式设计，测试速度快、准确可靠、操作简便、体积小、重量轻、携带方便。

附图说明

附图1为本发明锚杆和固有频率测量系统结构图。

附图标记：1-锚杆；2-岩壁；3-垫板；4-螺母；5-钻头；6-频率探头；7-控制盒；8-测试主机。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

一种通过固有频率检测锚杆长度的方法，包括如下步骤：

S1.将固有频率测量系统的频率探头6固定在锚杆1后端；

S2.采用敲击法测试出锚杆1的固有频率；

S3.根据公式

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：锚杆1前端插入岩壁2内，锚杆1后端外露，频率探6头固定在锚杆1后端，可精准采集共振信号，而且安装拆卸方便。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于：锚杆1后端靠近岩壁2处通过垫板3和螺母4固定，锚杆1前端设置锚头或钻头5。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处在于：固有频率测量系统包括频率探头6，控制盒7和测试主机8。控制盒7与测试主机8采用集成式设计，测试速度快、准确可靠、操作简便、体积小、重量轻、携带方便。固有频率测量系统也可以直接从市面上采购，只需简单安装即可进行锚杆长度检测。

实施例5

本实施例与实施例4的不同之处在于：步骤2中频率探头采集共振信号传回控制盒7，再由测试主机8计算出固有频率。

实施例6

一种通过相对固有频率检测锚杆长度的方法，包括如下步骤：

S1.采用径向敲击法测量同材质同直径已知长度锚杆的固定频率，作为固有频率的标准值；

S2.将固有频率测量系统的频率探头6固定在待测锚固态锚杆1后端；

S3.采用径向敲击法测试出锚固态锚杆1的固有频率，作为固有频率的相对值；

S4.根据同材质同直径的锚杆长度与固有频率成反比的关系，由测试得到的固有频率的相对值与固有频率的标准值的比例，结合已知长度锚杆的长度值，计算出锚固态锚杆1的实际长度。

同材质同直径的锚杆弹性模量和密度相同，因此同材质同直径的锚锚杆长度与固有频率成反比关系。根据相对固有频率比例计算锚杆长度的方法，只需要提前标定出已知长度锚杆的固有频率，即可根据待测锚固态锚杆的实测固有频率值，按反比比例计算出待测锚杆的实际长度。

实施例7

本实施例与实施例6的不同之处在于：锚杆1前端插入岩壁2内，锚杆1后端外露，频率探6头固定在锚杆1后端，可精准采集共振信号，而且安装拆卸方便。

实施例8

本实施例与实施例6的不同之处在于：锚杆1后端靠近岩壁2处通过垫板3和螺母4固定，锚杆1前端设置锚头或钻头5。

实施例9

本实施例与实施例6的不同之处在于：固有频率测量系统包括频率探头6，控制盒7和测试主机8。控制盒7与测试主机8采用集成式设计，测试速度快、准确可靠、操作简便、体积小、重量轻、携带方便。固有频率测量系统也可以直接从市面上采购，只需简单安装即可进行锚杆长度检测。

实施例10

本实施例与实施例9的不同之处在于：步骤3中频率探头采集共振信号传回控制盒7，再由测试主机8计算出固有频率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。