[發明專利]回收式現場聲發射傳感器

有效

• 申請號: 201710488069.7
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107045018B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 劉建鋒;鄧朝福;徐慧寧;王璐;符文熹;雷孝章
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;G01N29/22
• 代理公司: 51202 成都科海專利事務有限責任公司
• 代理人: 黃幼陵

本發明公開了一種回收式現場聲發射傳感器，包括聲發射探頭、探頭安裝機構以及將聲發射探頭與探頭安裝機構的組合體傳送至被監測巖體的鉆孔內設定位置的傳送機構；探頭安裝機構包括殼體、探頭套筒、彈簧套筒、彈簧以及定滑輪組件，探頭套筒安裝于殼體導向筒內，彈簧套筒固定于探頭套筒兩側，其內安裝有彈簧，定滑輪組件中的第一繩索一端經安裝于殼體內壁頂部的定滑輪與探頭套筒上端面端蓋固連。本發明通過設置在殼體與探頭套筒之間的第一繩索和彈簧相互配合，便可以實現對探頭套筒運動方向的控制，解決聲發射探頭有效安裝和耦合的難題；確保聲發射探頭與鉆孔孔壁的有效耦合，增強對礦山巖石(體)穩定性及巖爆動力災害的監測與預報可靠性。

技術領域

本發明屬于工程建設中的巖石(體)工程安全監測技術領域，涉及一種回收式現場聲發射傳感器。

背景技術

工程建設中的巖石(體)變形破壞，特別是巖爆動力災害，會直接危及工程的安全建設，甚至會造成災難性影響，因此對巖石(體)穩定性及巖爆動力災害進行有效監測和預報，是工程安全建設的重要內容之一。目前，聲發射作為無損監測的一種重要手段，被用于工程建設中的巖石(體)穩定性及巖爆動力災害的監測與預報。

在地下工程圍巖開挖建設過程中，為了對可能出現的圍巖變形破壞和動力災害進行準確預測，聲發射傳感器需要在工程開挖前預先呈三維空間分布的形式布置在被監測的圍巖區域，并且布置的傳感器數量越多，監測效果相對越準確。

在具體實現方式中，需要在巖石(體)開挖前，利用鉆機在石(體)中鉆孔，鉆孔深度隨工程埋深、被監測范圍增加而增加；然而鉆孔越深，聲發射傳感器安裝越困難。目前，聲發射傳感器安裝方式主要包括以下幾種：

(1)在工程現場，直接將聲發射探頭放在鉆孔中，依靠鉆孔中殘留的液體介質(如水)作為巖體和聲發射探頭之間信號傳輸的介質，聲發射探頭將接收到的探測信號通過線纜傳輸到地面監測系統；但這種方法存在以下弊端：①這種實現方式僅適合于方向向下的鉆孔，而對于完全水平或向上有一定角度的鉆孔，由于難以貯存介質而不適用；即使對于向下的鉆孔，仍需要鉆孔周圍的巖體相對完整，從而避免傳輸介質從鉆孔裂隙流失或滲出，確保聲發射探頭始終處于傳輸介質中，但是現場實際情況卻較難達到該要求，從而影響監測效果；②雖然巖體與聲發射探頭之間的液體可以作為信號傳輸的耦合介質，但液體的密度一般相對較低，其信號傳輸效果不如直接將聲發射探頭與巖壁有效接觸所接收到的探測信號。

(2)為了確保放置在鉆孔中聲發射探頭與鉆孔壁之間有效耦合，在工程現場還可采用向鉆孔內澆注水泥，使聲發射探頭和巖壁被澆注為一個整體，這種方法雖然可以解決探測信號的有效傳輸問題，但仍存在以下缺陷：①澆注后的聲發射探頭不可回收，導致監測成本過高；②若澆注后發現聲發射探頭無信號或信號不好，無法進行檢查或調整，只能重新鉆孔和安裝新的聲發射探頭，不僅導致監測成本過高，而且還導致延長工程進度，甚至延誤工期；③向鉆孔內注入水泥漿，因鉆孔較深，一方面聲發射探頭安裝部位的注漿效果難以保障，可能會出現聲發射探頭安裝部位未能有效注漿的情況，從而導致聲發射探頭未與巖壁有效耦合而無監測信號；另一方面鉆孔越深，澆注的水泥凝固后的總收縮變形量越大，與水泥粘接在一起的聲發射探頭的信號傳輸線纜會因水泥收縮變形而承受拉力，導致不能有效傳輸信號；④開挖過程中的炸藥放炮，可能會使注漿面與巖壁面松弛，導致監測信號傳輸的有效性降低；⑤鉆孔內通常比較潮濕，澆注后水泥漿凝固需要較長周期，會導致施工期限延長；且安裝過程費時、費力，需要一系列專業注漿設備和注漿人員，從而進一步增加監測成本。