Abstract
Rock bolts and shotcrete play a crucial role as a main support system in the underground space. Thus, the safety of the underground space may be affected by the defect of rock bolts. In order to evaluate the rock bolt integrity by using non-destructive technique, the transmission method of the guided ultrasonic waves, which are generated by using the piezo disk elements has been successfully performed. The energy generated by the piezo disk elements, however, is not enough for the rock bolts in the field. In addition, the piezo disk elements should be installed at the end of the steel bar during construction of the rock bolts. The purpose of this study is the devolvement of the reflection method, which may generate enough energy, and the application in the field rock bolts. Both laboratory and field tests are carried out. The guided ultrasonic waves with high energy are generated by the hammer impact with the center punch, and the AE sensor is used to measure the reflected guided waves. The received guided waves are analyzed by the wavelet transform. The peak value of the wavelet transform produces the energy velocity, which is used for the evaluation of the rock bolt integrity. The energy velocity increases with an increase in the defect ratio in both laboratory and field rock bolts. This study demonstrates that the hammer-impact reflection method may be a suitable method for the evaluation of the rock bolt in the field.
록볼트는 숏크리트와 함께 지하구조물의 주지보재로써 중요한 역할을 수행한다. 따라서 록볼트에 발생된 공동결함은 지하구조물의 안정성에 영향을 줄 수 있다. 최근 록볼트 건전도 평가를 위한 비파괴 검사 방법들 중 피에조 디스크 엘리먼트와 음향방출센서를 사용하는 유도초음파의 투과법과 반사법이 우수한 결과를 보여 주었다. 하지만 피에조 디스크 엘리먼트에서 발생되는 파는 현장에 적용하기에 부족한 에너지의 크기를 가진다. 또한 투과법의 경우 현장에서 록볼트 시공시 피에조 디스크 엘리먼트를 철근 끝단에 설치하여 시공하여야 한다. 본 연구의 목적은 충분한 에너지를 발생시킬 수 있는 유도초음파의 반사법을 개발하고 이를 현장에 시공된 록볼트의 건전도를 경가에 적용하는 것이다. 본 연구는 실내실험과 현장실험으로 수행되었다. 충분한 에너지를 갖는 유도초음파를 록볼트 두부에 자국정을 대고 해머로 타격하여 발생시켰으며, 이를 음향방출센서로 수신하였다. 측정된 신호의 분석을 위해 웨이브렛 변환을 이용하였다. 웨이브렛 변환의 최고점으로부터 에너지 속도를 산정하여 록볼트의 건전도를 평가하였다. 유도초음파의 에너지 속도는 실내에 설치된 록볼트 실험체와 현장에 시공된 록볼트의 결함비율이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 해머 타격방법이 현장에서 록볼트 건전도 평가에 유용한 방법이 될 수 있음을 보여 준다.
