CRISR学术报告之三-基于应力波传播特性的锚杆锚固初期缺陷检测

在国家自然科学基金“黏弹性波传播与其诱致岩石损伤演化的相互作用机理（No. 51904056）”和“深部金矿充填开采地压控制的时效性机理研究（No. U1906208）”的资助下，东北大学采矿工程系岩石破裂与失稳研究所（CRISR）课题组探索了锚固施工初期应力波的传播规律，为现场锚杆无损检测数据分析和锚固施工初期质量评估提供参考。

该研究利用锚杆拉拔及应力波检测系统，借助激振器冲击锚杆产生应力波，开展了应力波在不同龄期砂浆全长黏结锚杆中应力波传播的试验研究，分析了不同龄期时应力波传播速率、幅值及频谱变化规律，讨论了初期锚固缺陷尺寸和位置对应力传播规律的影响。

（1）应力波在锚固锚杆中传播速度和幅值随着锚固剂养护龄期增长而衰减，养护龄期在14天之内，波速和幅值衰减幅度随养护龄期增加而迅速下降，且养护龄期为3天时下降最大；14天后，波速和幅值衰减幅度基本维持稳定。

图1 全长锚固锚杆中应力波波形、传播速度和幅值随养护龄期的变化

（2）随着应力波在全长锚固锚杆中的传播，低频谐波幅值衰减过大导致高频谐波所占能量的比例增大，但是同一波形中能量占比的变化趋势保持不变，仍然是随着频率的增大而减小；随着养护龄期的增长，能量占比曲线交叉点向低频移动，总能量衰减趋于稳定。

图2 全长锚固锚杆中应力波频谱和谐波能量占比随养护龄期的变化

（3）在含缺陷锚固锚杆中传播的应力波幅值和速度衰减都小于在完好锚固锚杆中传播带来的衰减，缺陷的尺寸和位置可以根据应力波幅值和速度衰减规律和大小进行推算，进而评价锚固剂的锚固效果和施工质量。

图3 应力波在含锚固缺陷锚杆和无锚固缺陷锚杆中传播特性对比