[发明专利]锚杆拉拔力无损动力检测装置和方法

权利要求书

1.一种锚杆拉拔力无损动力检测装置，其特征在于：它包括锚杆（3），锚杆（3）经锚固体（2）固定在围岩（1）上的锚杆孔（4）内，锚杆（3）外露端设有托板（5），托板（5）经锁紧螺母（6）固定在围岩（1）上，锚杆（3）的外露端设有连接套（9），速度传感器（7）设置在连接套（9）内，速度传感器（7）经信号传输线（8）连接信号采集分析仪（14）；所述连接套（9）的端部设有滑杆固接套（10），滑杆固接套（10）连接滑杆（11），滑杆（11）的尾部设有撞击座（13），滑杆（11）上套装穿心锤（12）。

2.一种锚杆拉拔力无损动力检测方法，其特征在于它的检测步骤包括：

1）、瞬态定值激振：穿心锤（12）以对撞击座（13）的滑距H沿滑杆（11）向下自由滑落，与滑杆（11）尾部的撞击座（13）发生弹性碰撞，从而在锚杆（3）端部产生纵向拉应力波，引发预应力锚杆（3）纵向振动；碰撞系数根据穿心锤（12）碰撞后回弹高度来计算，回弹高度根据振动波形中两个激振应力波的时间差计算；

2）、信号采集：速度传感器（7）装配在螺纹连接套（9）上，速度传感器（7）采集穿心锤（12）与撞击座（13）发生弹性碰撞的振动速度信号，并将该信号经信号传输线（8）发送至采集分析仪（14）；

3）、拉拔力计算：采集分析仪（14）设有拉拔力计算模块，拉拔力计算模块对振动速度信号进行快速傅立叶变换得到信号功率谱，并利用极值定理确定预应力锚杆（3）振动前的1～3阶频率，与该预应力锚杆（3）的振动理论基频相比较，得到实测的预应力锚杆（3）振动基频作为计算频率值f₀；然后综合由该锚杆（3）振动速度信号直接提取的振动初速度和碰撞系数，由信号采集仪（14）中的拉拔力计算模块计算该预应力锚杆（3）拉拔力；拉应力波形的首波波峰峰值为A_d，由v₀=α×A_d确定预应力锚杆（3）纵向激振后的振动初速度，其中α为速度传感器（7）的灵敏度系数，t为波形上首波与回弹波的时间差，由公式h=gt²/8计算回弹高度，并由公式ε=h/H计算回弹系数；在综合确定f₀、v₀、ε后，点击采集分析仪（14）上的“拉拔力计算”按键，由采集分析仪（14）自动计算并显示锚杆（3）拉拔力检测值。