锚杆锚固结构中高频导波传播特性

锚杆锚固结构中高频导波(大于1MHz)的低衰减特性在现场锚杆无损检测中具有巨大的应用价值。通过对实验室有限锚固结构模型的频散特性分析,获得锚固结构中衰减最小的最佳激发波,并用数值模拟和室内试验进行验证,3种方法的研究结果均能够互相印证,证明高频导波能够对有限锚固结构进行无损检测,同时也验证了所建立的锚固结构频散特性分析模型的正确性。而后通过对不同尺寸锚固结构的频散特性分析和相应的波结构分析确定了低频导波和高频导波在有限与无限锚固结构中导波传播特征的差异性与相似性。差异性表现为当激发波为低频导波时,有限锚杆结构中锚固结构中存在衰减较小的模态,而无限锚杆结构中则不存在类似模态,这说明低频导波在有限锚固结构中的传播规律无法应用于现场的无限锚固结构的无损检测;相似性表现为当激发波为高频导波时,锚杆结构中存在不受边界条件影响的模态,这意味着该模态能够直接应用于现场锚杆的无损检测。低频导波和高频导波在有限锚杆结构和无限大锚杆结构中传播的不同表现,可以通过波结构进行直观解释:在位移波结构示意图中,杆内相对位移小的模态能量更集中,衰减更小,传播距离更远;反之,则不适合进行无损检测。