锚杆质量检测仪编写说明

中华人民共和国交通运输部部门计量检定规程《锚杆质量检测仪》(征求意见稿)编写说明规程起草组一、任务来源 1二、编写背景 1三、编写过程 1四、编写依据 3五、主要技术内容 3六、规程过渡期和检定周期的建议 6七、废止现行有关规程的建议 6八、其他应予说明的事项 61一、任务来源根据科技标准函[2022]76号《关于启动2022年交通运输标准规范研究制(修)订经费项目有关工作的通知》，由四川省公路规划勘察设计研究院有限公司等负责交通运输部门计量检测规程《锚杆质量检测仪》的制定工作。二、编写背景进入21世纪以来，工程检测技术得到迅速发展，由以往传统的有损检测逐步发展到目前的无损检测，随着我国高速公路的建设的大力发展，公路、桥梁、隧道的建设量逐年提高，中国亦成为世界最大的地上地下空间和隧道市场国家。在岩土工程中，锚杆设计的主要目的是希望通过锚杆将破碎或不稳定岩体(块)、结构物与牢固稳定的岩层连锁在一起，以提高整体的稳定性。与依靠自身重力、强度而使结构物保持稳定的传统方法相比，岩土锚固技术具有许多优点。锚固技术能在地层开挖后立即提供支护，保护地层原有强度、阻止地层进一步扰动。能提高地层软弱结构面、潜在滑移面的抗剪强度，改善地层力学参数。能改善岩土体应力状态使其向有利于稳定的方向转化。锚固技术还具有结构灵巧、调整方便、材料节约、功效明显等特点。本质上来说，锚杆位于岩土体内与岩土体形成一个新的复合体，这个复合体中的锚杆解决围岩体的抗拉能力低的问题。因此，锚杆在交通工程建设中应用非常广泛。锚杆质量检测仪用于检测公路、水运、铁道等大型工程建设项目的边坡隧道锚杆/锚索的长度和注浆饱满度。锚杆质量检测仪由仪器主机、接受传感器(加速度传感器)、激振装置等组成。锚杆质量检测仪工作原理是：①采集冲击弹性波的入射波与反射波；②通过二者时间差计算锚杆长度，进而推算注浆饱满度。锚杆质量检测仪的功能应具备：①集成度高；②测量精度和客观性高、盲区少；③满足行业规程的强制要求，测量内容丰富等。锚杆质量检测仪广泛应用于交通、建筑等工程领域，然而因缺少国家/交通行业的计量技术规范，锚杆质量检测仪的量值溯源一直存在障碍。为规范行业的量值溯源问题，有必要制定锚杆质量检测仪的行业计量检定规程，对锚杆质量检测仪的计量特性提出要求，以解决目前存在的技术问题，广泛服务于相关行业的计量需要。三、编写过程2本规程主要起草人为李蒙、徐屹和苗娜。李蒙为本项目负责人，主要负责项目总体进度把控，主持本项目技术、质量管理工作，明确各参编单位的主要工作分工等。徐屹主要负责与各锚杆质量检测仪厂家对接，协调现场试验，根据要求开展验证试验，汇总实验数据，编写实验验证报告和编制说明等；苗娜主要负责协调流程进度，编写不确定度报告，征求意见，项目评审及相关事项协调工作。规程参加起草人为白皓、崔航、彭璐和吴佳烨，分别负责试验场地选择及标准件的设计加工、汇总实验数据及编写实验验证报告、编写编制说明及不确定度报告和提供技术支持等工作。项目负责人于3月30日组织召开项目组第一次会议，会中确定本项目的总体进度安排，明确各参编单位的主要分工：四川省公路规划勘察设计研究院有限公司负责主持规程编制、负责验证试验，汇总实验数据，编写实验验证报告和编制说明；交通运输部公路科学研究院负责参与规程编制，负责生产厂家和设备调研、协调流程进度，编写不确定度报告，征求意见，项目评审及相关事项协调；四川高速公路建设开发集团有限公司负责参与规程编制，负责协调现场试验，参与验证试验；四川升拓检测技术股份有限公司负责参与规程编制，协调被检设备和试验场地，参与验证试验。4月29日组织召开项目组第二次会议，会中确定了以声时相对误差、幅频响应、幅值级线性、锚杆长度示值误差、锚杆长度测量重复性以及注浆饱满度等计量性能要求，确定锚杆标准件的设计图纸，其中包括注浆饱满度标准件以及长度测量标准件，确定项目推进时间节点等。8月10日组织召开项目组第三次会议，会中针对试验验证结果给出指导意见，对于注浆饱满度标准件的实际测量结果，结合各个厂家设备自身情况，提出了以分级形式给出定性的计量性能要求，明确规程草案及编写说明完成时间项目组针对平圆钢和螺纹钢两种材质的锚杆做了对比试验，实验结果表明：相同条件下由于材质不同，导致的误差不超过0.1%，认为材质不同造成的影响可以忽略。项目组制作了若干组带有缺陷的锚杆，缺陷点位于锚杆1/3处和2/3处，实3验结果表明，设备可以识别到缺陷位置，该位置有很明显的反射波，故可忽略锚杆有缺陷导致的影响。四、编写依据本规程主要依据JJF1002-2010《国家计量检定规程编写规则》进行编写，并在编写中引用了以下有关文件：JJG990《声波检测仪》JJF1001《通用计量术语及定义》JJF1059.1《测量不确定度评定与表示》JGJ/T182《锚杆锚固质量无损检测技术规程》五、主要技术内容按照JJF1002-2010《国家计量检定规程编写规则》要求，本规范包括六个章节和五个附录：1范围、2引用文件、3概述、4计量性能要求、5通用技术要求、6计量器具控制、7检定条件、8检定项目和检定方法、9检定结果的处理、10检定周期，以及附录A检定记录表格式，附录B检定证书内页格式，附录C检定结果通知书内页格式，附录D注浆饱满度标准件简述等。(一)概述锚杆质量检测仪(以下简称锚杆仪)用于公路、水运、铁道等工程建设项目的边坡、隧道等应用场景中。可以测量锚杆/锚索的长度和注浆饱满度。锚杆仪由仪器主机、接受传感器、激振装置等组成。锚杆仪工作原理是：利用激振装置对锚杆产生冲击弹性波，通过弹性波的传播和反射，实现锚杆长度和注浆饱满度的检测。(二)计量性能要求声时相对误差优于±1%；幅频响应不大于±6dB；级线性误差不大于±0.9dB；锚杆长度测量相对误差不大于±5%；锚杆长度测量重复性不大于0.02m；锚杆注浆饱满度误差不大于±10%，且能准确测量40%、60%、80%三种注浆饱满度标准件。(三)通用技术要求4外观：锚杆仪外观不应有明显的损伤、缺陷，开关正常工作。(四)计量器具控制1.声时相对误差声时相对误差指标参考JJG990——2004《声波检测仪》中5.1。标准信号源将固定声时信号(脉冲周期)的正弦波信号，发送至锚杆质量检测仪主机，比较标准信号源与锚杆质量检测仪主机的声时，计算声时相对误差。结合锚杆质量检测仪应用时常用的声时信号与设备自身的参数，确定标准信号源声时信号输出值。2.幅频响应幅频响应指标参考JJG990—2004《声波检测仪》中5.5。幅频响应是电子学上用来描述一台仪器对于不同频率信号的处理能力差异的重要指标。在本规程中，标准信号源将幅值固定，频率可变的正弦波信号，发送至锚杆质量检测仪主机，测量并记录主机在不同频率信号下的输出的幅值，理论上由于信号发生器输出的是固定幅值的信号，所以不同频率下，主机输出的幅值应相同，实际测量中主机输出幅值的差异，体现了这台设备的信号处理能力，即幅频响应。结合锚杆质量检测仪使用时涉及到的频段与设备自身的参数，确定检定的频率点为1kHz、5kHz、10kHz、15kHz、20kHz。3.级线性误差幅值的线性误差指标参考JJG990—2004《声波检测仪》中5.2。幅值级线性同样是描述一台仪器信号的处理能力差异的重要指标。在本规程中，标准信号源将频率固定，幅值级线性改变的正弦波信号，发送至锚杆质量检测仪主机，测量并记录主机输出的幅值是否依然符合线性关系。4.锚杆长度测量相对误差(1)选定锚杆，将锚杆固定到锚杆长度标准工作台上，测得锚杆实际长度sls。(2)将锚杆仪中接受传感器(加速度传感器)固定在样本锚杆端部，连接接受传感器(加速度传感器)与锚杆仪主机，标定波速、设置采样间隔等参数。5(3)对样本锚杆进行长度测量并记录测量结果li，进行3次重复测量，算得锚杆长度平均测量值l，并计算锚杆长度测量相对误差6。336=100式中：li——锚杆长度单次测量值，mi=1,2,3；ls——锚杆标准值，m；l——锚杆长度平均测量值，m；6——锚杆长度测量相对误差，%；(4)分别对1米、2米、3米、5米锚杆进行测量，重复上述a),b),c)步骤，并分别计算锚杆长度测量相对误差。5.锚杆长度测量重复性将锚杆仪中接受传感器(加速度传感器)固定在样本锚杆端部，连接接受传感器(加速度传感器)与锚杆仪主机，设置锚杆仪波速、采样间隔等参数。对样本锚杆进行长度测量并记录测量结果，重复测量10次，计算得到样本锚杆长度的测量结果l，进而得到锚杆长度测量重复性。 9s=9式中：li——锚杆长度单次测量值，m，i=1,…,10；；l——锚杆长度平均测量值，m；s——锚杆长度测量重复性，m；需分别对1米、2米、3米、5米锚杆进行测试，重复上述a),b),c)步骤，并分别计算锚杆长度测试误差。。66.注浆饱满度误差(1)用钢卷尺测量注浆饱满度标准件的有效锚固长度lyx和设计长度lsj，算得注浆饱满度标准值Ds。DsDs=yx100l(2)b)将锚杆仪中接受传感器(加速度传感器)固定在样本锚杆端部，连接接受传感器(加速度传感器)与锚杆仪主机，根据各个厂家的要求设置参数 (3)对样本锚杆进行注浆饱满度测量并记录测量结果，重