锚杆是一种有效的支护技术,被广泛应用在矿上、桥梁和隧道等工程领域。因而,对锚杆运行状态及锚固程度等问题的检测也成了当下十分必要和迫切的任务之一。传统的静载荷检测方法对锚杆具有破坏作用,并且难以满足大量检测的要求。频响函数具有更直接,误差小的优点。为此,本文以频响函数作为锚杆锚固模型的特征参量,通过主元分析和多元控制理论对损伤进行识别,最后通过实验验证了方法的可行性。本文的主要工作如下:(1)研究应力波反射法在锚杆中的传播特性,应用锤击法构造频率响应函数矩阵,这是锚杆损伤识别的基础原始数据矩阵。同时,为保证频响函数的质量,研究了频响函数的处理方法与质量评估方法。(2)应用多元控制理论识别锚固锚杆损伤。文中将主元分析法应用到锚杆的无损检测中,通过主成分分析算法得到原始数据的各阶主元,计算各阶主元的贡献率,从而得到前N阶主元的累积贡献率,实现对原始数据的压缩。同时,通过前N阶主元对原始数据进行重构,可以实现的对原始数据的降噪滤波,并运用多元控制图(椭圆控制图、T~2控制图)分离出异常数据,实现对锚杆损伤识别。(3)应用主元分析和马氏距离(Mahalanobis distance)评估锚杆损伤程度。在实验中,由于受到环境以及人为因素等的影响,同一测点的两次测量结果不能为零。计算出两次测量结果的最小马氏距离,大于该距离则认为有损伤存在。反之,则认为不存在损伤。损伤距离越大,损伤程度越严重。该方法可以弥补文中提出的锚杆无损识别方法不敏感的问题。(4)设计锚杆无损检测的信号采集与分析系统。针对实验中使用的IEPE型力锤和加速度传感器,设计了恒压源电路、升压电路以及信号调理电路。通过DSP的模数转换模块对数据进行采集以及数据传输。最后通过LabVIEW对数据进行显示和分析。文中通过频响函数获得锚固锚杆参数特征,由多元控制理论对锚固锚杆类型进行区分。并基于DSP开发板设计锚杆无损检测仪,由LabVIEW分析、显示。