[發(fā)明專利]現(xiàn)場圍巖微破裂區(qū)域的測量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210446277.8
• 申請(qǐng)日: 2012-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN103808807A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉寧;吳旭敏;潘益斌;鄔遠(yuǎn)祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國水電顧問集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院
• 主分類號(hào): G01N29/14
• 分類號(hào): G01N29/14
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 韓小燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種現(xiàn)場圍巖微破裂區(qū)域的測量方法，主要適用于地下巖石工程中。

背景技術(shù)

目前我國正在大力發(fā)展地下巖石工程，但地下工程的開挖勢必會(huì)引起應(yīng)力重分布，當(dāng)超過圍巖的起裂強(qiáng)度時(shí)，圍巖內(nèi)即開始出現(xiàn)微破裂，在洞周一定范圍內(nèi)形成開挖損傷區(qū)域，隨著應(yīng)力的不斷調(diào)整，圍巖中的微破裂將開始擴(kuò)張、貫通，最終可能形成宏觀破裂，影響地下工程的整體穩(wěn)定性。這個(gè)過程是任何地下開挖活動(dòng)中都必須經(jīng)歷的一個(gè)環(huán)節(jié)，因此為了工程的安全和長期穩(wěn)定，必須對(duì)圍巖中裂紋的微破裂有清晰的認(rèn)識(shí)，判斷微破裂區(qū)域，指導(dǎo)支護(hù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

微破裂的尺度一般在cm或者mm量級(jí)，肉眼難以觀察到這類細(xì)小的裂紋。現(xiàn)在在實(shí)驗(yàn)室可以借助于電子顯微鏡直接觀察到由于應(yīng)力調(diào)整產(chǎn)生的微破裂，但是這種技術(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用中來判斷微破裂并不現(xiàn)實(shí)。目前在現(xiàn)場評(píng)價(jià)損傷區(qū)的測量方法包括聲波、地震波、鉆孔攝像等，而由于圍巖中的微破裂尺度較小，并處于壓縮狀態(tài)，利用聲波和鉆孔攝像并不能直接測量出來和觀察到，利用上述的方法僅能夠測定圍巖破壞區(qū)的范圍，意味著微破裂已經(jīng)形成宏觀可見的裂紋，圍巖已經(jīng)超過峰值強(qiáng)度，已經(jīng)不能滿足圍巖穩(wěn)定性預(yù)警的要求，導(dǎo)致對(duì)圍巖的損傷區(qū)無法正常的判斷，無法有效地指導(dǎo)支護(hù)設(shè)計(jì)。而如果能夠通過一定的方法測量出圍巖的微破裂范圍，則可以通過合理的支護(hù)措施提高圍巖的強(qiáng)度，限制圍巖微破裂的進(jìn)一步擴(kuò)展，保證圍巖的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)上述存在的問題提供一種現(xiàn)場圍巖微破裂區(qū)域的測量方法，以測量圍巖的微破裂區(qū)域，分析隧洞圍巖的損傷演化過程，定性的分析圍巖內(nèi)部的破裂狀態(tài)，為深埋隧洞的支護(hù)設(shè)計(jì)和工程處理措施的制定提供可靠的依據(jù)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：現(xiàn)場圍巖微破裂區(qū)域的測量方法，其特征在于步驟如下：

a、開挖相互平行的測試洞和輔助洞，且兩者之間的距離大于3倍的測試洞洞徑；

b、從輔助洞向測試洞鉆設(shè)一組鉆孔，并安裝至少四個(gè)聲發(fā)射傳感器，聲發(fā)射傳感器的布置遵循至少形成兩個(gè)傳感器監(jiān)測斷面，且每個(gè)斷面布置至少兩個(gè)聲發(fā)射傳感器的原則，同時(shí)各聲發(fā)射傳感器均穿過原巖區(qū)，而不進(jìn)入圍巖的應(yīng)力集中區(qū)和圍巖松弛區(qū)；各傳感器監(jiān)測斷面均位于測試洞掌子面的前方，且到測試洞掌子面的距離均大于3倍的測試洞洞徑；

c、以一定速率向前開挖測試洞，直到測試洞掌子面位于傳感器監(jiān)測斷面的前方，且到各監(jiān)測斷面的距離大于3倍的測試洞洞徑為止。

所述測試洞橫截面呈圓形，直徑為5-6m。

所述輔助洞橫截面呈平地馬蹄形，尺寸為3m。

各聲發(fā)射傳感器到測試洞開挖輪廓線的距離為0.5~1倍的測試洞洞徑。

相鄰兩傳感器監(jiān)測斷面之間的距離為2-3m。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在測試洞掘進(jìn)路徑上布置一組聲發(fā)射傳感器，利用聲發(fā)射信號(hào)確定微破裂區(qū)域，具有可判讀性高、測試精度高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，借助于確定的微破裂區(qū)域?yàn)楝F(xiàn)場的支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)和工程處理措施提供了可靠的參考。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的平面圖。

圖2是本發(fā)明的剖面圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2所示，本實(shí)施例具體施工步驟如下：

a、開挖相互平行的測試洞1和輔助洞2

測試洞1的洞型（橫截面）以圓形為最佳，直徑為5~6m；尺寸太小導(dǎo)致開挖引起的微破裂區(qū)域較小，不容易實(shí)現(xiàn)聲發(fā)射事件的精確定位和捕捉，太大則導(dǎo)致施工難度增加，工程造價(jià)也隨之提高。

在距離測試洞1三倍洞徑（指測試洞的洞徑）以外布置輔助洞2，這樣可以避免開挖引起的應(yīng)力調(diào)整區(qū)域重合，影響最終的測量結(jié)果；同時(shí)，也不能太遠(yuǎn)，否則鉆孔距離太長，不但不經(jīng)濟(jì)，而且容易引起偏心誤差，不容易準(zhǔn)確定位。輔助洞2的洞型沒有特殊的要求，平地馬蹄形（橫截面）較好，不僅施工難度低，鉆孔和安裝儀器都比較方便，輔助洞2的洞徑達(dá)到3m即可，以便給鉆孔施工和儀器安裝提供操作空間。

b、鉆設(shè)鉆孔3并安裝聲發(fā)射傳感器4