[实用新型]一种增强锚杆底端反射信号的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于工程设备无损检测技术领域，特别涉及一种能够增强锚杆无损检测中锚杆底端反射信号的装置以及使用该装置的检测方法，从而降低锚杆检测资料分析的难度、提高锚杆无损检测方法的准确性和精确度，从而更客观准确评价锚杆锚固质量状态。

背景技术

锚杆支护在水利水电、矿山、公路铁路等隧道、边坡岩土工程中广泛使用。而锚杆支护工程质量的判断和评价需要通过锚杆无损检测技术来实现。

锚杆无损检测技术作为锚杆支护工程中常用的质量检测方法。其工作原理就是在锚杆端头激发弹性波，弹性波在锚杆杆体体系中传播，在传播至锚杆杆体底端后发生反射，产生的反射波被安装在锚杆端头的接收器所接收。通过分析来自锚杆底端的反射信号，来评价锚杆锚固质量。此方法的核心要素就是分析来自锚杆底端的反射信号，当锚杆底端反射能量越强，接收到的锚杆底端反射信号就越清晰，通过分析清晰的锚杆底端反射信号就可以对所检测的锚杆锚固质量状态做出准确的评价。而当锚杆底端的反射能量较小时，接收到的锚杆底端反射信号就难于识别，就无法对所检测的锚杆锚固质量状态做出准确的评价。

在锚杆支护质量检测过程中，因锚杆杆体底端与砂浆胶结较好时，锚杆与砂浆波阻抗差异较小，难于发生较强反射，导致可以进行分析的有效信号微弱、甚至无法识别的情况是经常能遇到的，这在种情况下，检测人员很难对所检测的锚杆锚固质量状态做出准确的评价。在以往的研究中，对于此类问题的研究都集中在如何在微弱的反射信号中提取出有效反射信号，然而此种方法费时费力，而且准确性也较低。

相比于现有技术，如CN201464428U、CN201532381U、CN101650341A，本申请在关键环节上存在明显的优势。第一个关键环节是在锚杆插孔过程中，底端反射装置在锚杆杆体与孔壁有较大磨擦阻力情况下能不能牢固安装在锚杆底端，本专利对底端反射信号增强装置与锚杆的结合进行了详尽及巧妙的设计，保证了底端反射装置在有较大磨擦阻力情况还能够牢固安装在锚杆底端；第二个关键环节是锚杆底端反射介质，本专利基于波阻抗原理，入射波传播到锚杆底端能反射强反射的原因，是入射波遇到了两种波阻抗差异较大的传播介质，本专利通过各种测试及对比，明确了由空气及聚乙烯反射介质组成的反射材料，两种材质波阻抗差异都与锚杆及混泥土有非常大的差异。

实用新型内容

针对上述存在的技术问题，本实用新型突破传统思维，以波阻抗原理为基础进行延伸，利用入射波在两种介质中传播时，两种介质波阻抗差异越大，在两种介质表面发生反射能量就越强的特性，设计出一种可以增强锚杆无损检测底端反射信号的装置，并通过各种试验测试及对比，获得了空气、聚乙烯、混凝土、锚杆等一系列材料的波阻抗参数，其中空气的波阻抗接近于零、聚乙烯波阻抗约为0.49，混凝土波阻抗约为8.6，锚杆材质波阻抗约为40.6，通过选取其中波阻抗差异较大的空气及聚乙烯反射介质组成的底端反射装置材料。在检测方法中通过使用该装置设置出锚杆杆体底端与接触环境之间的最大波阻抗差异，从而使入射信号在锚杆杆体底端产生最大反射，进而通过分析清晰的增强后的锚杆底端反射信号，达到降低锚杆无损检测资料分难、费时费力以及准确性较低的技术问题。

一种增强锚杆底端反射信号的装置，其能够安装固定在锚杆的底端，装置包括外壳，外壳的内部侧壁划分为接合段和空腔段，其中接合段的侧壁与锚杆杆体接触并固定在一起，外壳的底部内壁上设计有反射弧，空腔段和反射弧用来使入射信号产生强反射。

其中，外壳的内部侧壁形成高低不同的第二层和最内圈两层，其与外壳的最外层形成三层结构。

优选的，外壳为圆筒形，最外层的直径小于锚杆孔，第二层的直径大于锚杆杆体直径，最内圈的直径小于锚杆杆体直径；其中第二层对应接合段，最内圈对应空腔段，在第二层与最内圈之间设置有顶托段，上述顶托段用于托住锚杆底部。其中最外层的直径小于锚杆孔10-20mm；第二层的直径大于锚杆杆体直径1-2mm；最内圈直径小于锚杆杆体直径2-4mm；第二层对应接合段的长度约4cm，最内圈对应空腔段的长度为5-8cm，顶托段的长度约4mm。

此外还能够优选为外壳为圆筒形，最外层的直径小于锚杆孔，第二层的直径与锚杆杆体直径一致，最内圈的直径大于锚杆杆体直径；其中第二层对应接合段，最内圈对应空腔段。其中最外层的直径小于锚杆孔10-20mm；最内圈直径大于锚杆杆体直径2-4mm；第二层对应接合段的长度约4cm，最内圈对应空腔段的长度为5-8cm。

以上装置还能够在接合段设置有固定螺栓，用于增强装置与锚杆的接合牢固度。