[实用新型]适用于长锚杆/长锚索无损检测的单冲式激振装置

说明书

技术领域

本实用新型属于土木、建筑、道桥、水利工程质量安全检测技术领域，具体指一种适用于长锚杆/长锚索无损检测的单冲式激振装置。

背景技术

在隧道，边坡，煤矿等工程中，为了稳定周边的岩土，锚杆、锚索得到大量的应用。但是由于现场岩体的风化、地下水等影响，锚索、锚杆不可避免会出现各种老化、劣化现象，降低边坡的稳定性，进而造成危害及损失。因此对锚杆(索)进行质量检测有其必要性和重要性。

目前，在锚杆(索)质量检测中，常见方式是使激振装置在被测锚杆(索)端头进行激振，从而在锚杆(索)内部诱发弹性波信号，拾取锚杆(索)底部或杆系底部的反射信号，并通过信号的放大滤波、时域频谱、频差处理及波速标定来综合判断被测锚杆(索)的长度。基本测试原理如图1所示。

当在测试长锚杆或锚索时，由于整个测试对象长度长，弹性波能量在传播过程中会有大量的损失，使得底部反射信号微弱甚至无法识别。因此，在测试长锚杆(索)时，激振源应选择能激发高能量弹性波的装置，并且该装置生成的弹性波长要长，以便降低弹性波的衰减。

激振装置产生的弹性波的频率可按下列方法估算。

当激振装置在激振锚杆(索)时，整个激振接触过程见图2，激振引起的自由振动频率特性见图3，他们之间的关系为

f=1.25Tc---(1-1)]]>

式中，T_c为激振过程中的接触时间。

那么要想降低产生的弹性波频率，只有延长激振过程中的接触时间。H.Hertz在19世纪提出了面向弹性体的碰撞理论。对于球形体与半无限平面体的碰撞，其接触时间可以由下式计算：

Tc=4.53[(δ1+δ3)m1R1v0]2/5---(1-2)]]>

式中，T_c为接触时间；

δ₁,δ₂是有关材料的参数，计算式为E为变形模量；

m₁是打击球体的质量；

R₁是打击球体的半径；

v₀是球体发生激振时的速度；

通过上式，可以得出，要想延长整个激振过程的接触时间，那么激振装置就要采用材质变形模量小，质量大且激振部位半径小的设计。并且选用质量大的激振装置，也能更容易的产生高能量的弹性波。

模拟计算常用的打击锤在激振锚杆的时候，理论激振频率的大小。计算条件选择如下：钢的柏松比δ＝0.3，密度ρ＝7850kg/m³，变形模量E＝200GPa，假设锤子从0.1m处自由落下，碰撞速度在以上条件下，分别选取直径为17mm、30mm和50mm的打击锤，其计算出来的理论激振频率分别为：