（道路与铁道工程专业论文）锚索锈蚀检测技术研究.pdf

摘要 预应力锚索以独特的效应、简便的工艺和显著的经济效益，在岩体、坝基、 边坡、地下洞室等岩土工程领域中得到广泛的应用。锚索结构具有较强的隐蔽性 和较高的预应力，并且一般用于安全等级要求较高的工程。由于周边潮湿的岩土 环境，可能存在的侵蚀性介质和杂散电流等复杂因素的作用，锚索防护体系在长 期使用下会逐渐老化，损伤甚至破坏，再加上锚索自身防护系统不完善等因素， 导致锚索耐久性不足的现象时有发生，由此给工程带来安全隐患。因此对锚索锈 蚀状况的无损检测就显得极为重要。 针对预应力锚索锈蚀问题，对锈蚀机理及锈蚀对锚固结构耐久性的影响进行 分析，并着重研究了锈蚀无损检测方法，运用欧姆定律，检测锚索防护体系的电 阻值，进行理论分析与现场试验，证明该方法具有可行性。取得的成果有以下几 点： 预应力锚索锈蚀机理有电化学锈蚀、应力锈蚀、氢脆、杂散电流锈蚀及其 他诸如化学、生物、晶间、杂物锈蚀破坏机理。导致锚索锈蚀的主要因素有外界 环境、锚索组成材料和类型、以及施工质量、材料疲劳等。 预应力锚索锈蚀损伤形态主要有均匀锈蚀、点蚀、局部溶出、晶间锈蚀、 破裂，是锚索在不同锈蚀因素作用下的结果。在锚固段，锈蚀使锚索与注浆体粘 结强度降低；在自由段，锈蚀使钢绞线塑性应变变差，伸长率减小，名义屈服强 度、名义极限强度、及名义弹性模量均随锈蚀量增大下降很快。 针对预应力锚索结构设计的特点，提出通过无损检测预应力锚索防护体系 的完整性，来间接反映锚索的锈蚀情况。 运用欧姆定律检测锚索结构防护体系的电阻值来表征防护体系的完整性。 光滑套管及波纹管为绝缘材料，在其完好时测得的电阻值将很大，出现破裂时电 流将穿过破裂处，电阻值会明显的变小。 在实际工程中，检测防护体系完整性的方法有单锚头检测法、移动式检测 法和围绕式检测法。数据分析处理主要运用对比法，对比工程实际锚索防护体系 电阻值，并可设置试验锚索获得防护体系破坏对比电阻值，以此和实际锚索对比， 比较数据之间的差异性，就差异大小对防护体系完整性进行分级，可分为好、差 两级。 关键词：预应力锚索；锈蚀：机理；锚固性能；电阻值 a bs t r a c t p r e s t r e s s e da n c h o rc a b l e ，锻u n i q u ee f f e c t s ，s i m p l ep r o c e s sa n ds i g n i f i c a n t e c o n o m i cb e n e f i t s ，i sw i d e l yu s e di nt h er o c k ，d a mf o u n d a t i o n , s l o p e ，u n d e r g r o u n d c a v e r n sa n do t h e ra r e a so fg e o t e c h n i c a le n g i n e e r i n g t h es t r u c t u r eo fa n c h o rc a b l ew a s m a r k e db y ：h a v i n gs t r o n gh i d d e na n dh i 【g hp r e s t r e s s i n g ，a n dg e n e r a l l yu s e di nt h e p r o j e c t so fh i g h e rs e c u r i t yl e v e l a st h es u r r o u n d i n gr o c ka n ds o i lm o i s te n v i r o n m e n t ， a n do t h e rc o m p l e xf a c t o r s 嬲p o s s i b l ee r o s i o no fm e d i aa n ds t r a yc u r r e n t ，e t c a n c h o r a g ec a b l eu n d e r t h ep r o t e c t i v es y s t e mi nt h el o n g - t e r mu s ew i l lg r a d u a l l ya g i n g ， i n j u r yo rd a m a g e c o u p l e dw i t l ls e l f - p r o t e c t i v es y s t e m so ft h ea n c h o ra r ei m p e r f e c ta n d o t h e rf a c t o r s ，r e s u l t i n gi ns h o r t a g eo fa n c h o rd u r a b i l i t yh a v eo c c u r r e d ，t h u st a k i n g s e c u r i t yr i s kf o rp r o j e c t t h u st h es t a t u so fn o n - d e s t r u c t i v et e s t i n ga n c h o rc o r r o s i o n s c o n d i t i o nb e c o m e se x t r e m e l yi m p o r t a n t f o rt h ep r o b l e mo fc o r r o s i o ni np r e s t r e s s e da n c h o rc a b l e ，a n a l y z i n gt h ec o r r o s i o n m e c h a n i s ma n dt h ei m p a c to fc o r r o s i o no na n c h o r i n gs t r u c t u r e 谢t 1 1d u r a b i l i t y ，f o c u s i n g o nt h ec o r r o s i o no fn o n - - d e s t r u c t i v et e s t i n gm e t h o d s ，u s i n go h m sl a wt od e t e c tt h e r e s i s t a n c ev a l u eo fa n c h o rp r o t e c t i v es y s t e m ，c o n d u c t i n gat h e o r e t i c a la n a l y s i sa n df i e l d t e s t s ，s h o w e dt h a tt h em e t h o di sf e a s i b l e t h er e s u l t sa c h i e v e da r et h ef o l l o w i n g ： n ec o r r o s i o nm e c h a n i s mo fp r e s t r e s s e da n c h o rc a b l eh a v ee l e c t r o c h e m i c a l c o r r o s i o n , s t r e s sc o r r o s i o n , h y d r o g e ne m b r i t t l e m e n t ，s t r a yc u r r e n tc o r r o s i o na n do t h e r c o r r o s i o nf a i l u r em e c h a n i s ms u c ha sc h e m i c a l ，b i o l o g i c a l ，i n t e r g r a n u l a ra n dd e b r i s c o r r o s i o n t h em a i nf a c t o r st h a tl e a dt oa n c h o rr u s t e dh a v ee x t e m a le n v i r o n m e n t , t h e c o m p o s e dm a t e r i a la n dt y p eo fa n c h o r ，a n dt h ec o n s t r u c t i o nq u a l i t y ，m a t e r i a l sf a t i g u e e t c t h ec o r r o s i o nd a m a g em o r p h o l o g yo fp r e - s t r e s s e da n c h o rc a b l ea r em a i n l y u n i f o r mc o r r o s i o n , p i t t i n g ，p a r t i a ld i s s o l u t i o n ，i n t e r g r a n u l a rc o r r o s i o n , c r a c k i n g ，t h e s e a r er e s u l t i n gf r o md i f f e r e n tf a c t o r sc o n t r i b u t et oc o r r o s i o n i nt h ea n c h o r a g es e c t i o n , r u s t i n gm a k e sb o n ds t r e n g t hl o w e rb e t w e e na n c h o r a g ec a b l ea n dg r o u t i n gb o d y ；i nt h e f r e es e c t i o n , r u s t i n gm a k ep l a s t i cs t r a i no fs t r a n dw o r s e ，e l o n g a t i o nr e d u c e d ，t h e n o m i n a ly i e l ds t r e n g t h ，t h en o m i n a lu l t i m a t es t r e n g t h ，a n dt h en o m i n a le l a s t i cm o d u l u s d e c r e a s e dr a p i d l yw i t l li n c r e a s i n gt h ea m o u n to fc o r r o s i o n f o rt h es t r u c t u r a ld e s i g nc h a r a c t e r i s t i c so fp r e s t r e s s e da n c h o rc a b l e ，p r o p o s e d t h a tt h r o u g hn o n - 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