[發明專利]一種基于微震視應力的巖質邊坡變形預警方法

有效

• 申請號: 201710794105.2
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107725108B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 徐奴文;張敏;戴峰;蔣雄
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 郭萍

本發明提供了一種基于微震視應力的巖質邊坡變形預警方法，步驟如下：①將ESG微震監測系統安裝布置在監測區域；②對監測區域進行爆破開挖施工，爆破開挖施工會誘導監測區域會產生微震事件，通過ESG微震監測系統對監測區域進行監測；③在監測過程中，當監測區域中的局部區域在4天之內產生的高視應力微震事件≥2個/局部區域時，分別對該局部區域作平均微震視應力與累積微震視體積隨時間變化的曲線圖，若曲線圖中，出現了平均微震視應力曲線由平緩狀態急劇上升至峰值后急劇下降，與此同時累積視體積曲線由平緩狀態轉變為不斷上升的狀態，則對該局部區域作出巖質邊坡變形預警。該方法可有效提高對巖質邊坡變形預警的準確性。

技術領域

本發明屬于巖土工程領域，特別涉及一種基于微震視應力的巖質邊坡變形預警方法。

背景技術

巖體在受到外界的擾動應力激勵后，其內部會產生局部彈塑性能集中現象，當能量積聚到某一臨界值后，就會引起巖體微裂隙的產生與擴展，微裂隙的產生與擴展伴隨著彈性波或應力波的釋放并在周圍巖體中快速傳播，這種彈性波在地質上稱為微震。微震監測技術是通過在監測區域布置傳感器來采集彈性波信息，通過反演方法得到巖體微震發生的時刻、位置和性質，通過分析這些微震信號來對監測對象的破壞狀況、安全狀況等作出評價，從而為預報和控制災害提供依據。巖體在產生宏觀變形前會有微裂隙產生，通過微震監測技術可對巖體變形進行預警。變形預警的目的是為了能在工程巖體發生宏觀變形失穩破壞前獲取前兆信息，及時采取措施，阻止災害發生。

傳統的預警方法主要利用微震事件的聚集程度來圈定潛在危險區域，若監測區域的某個局部的微震事件越密集，則說明該局部區域越容易發生失穩破壞。這種預警方法在深部地層中應用取得了較為顯著的效果，為深部地下空間穩定性分析提供了有力的支撐。但是，對于低地應力的淺層巖體，特別是巖質邊坡，由于大面積臨空面的形成，致使巖體發生破壞的機制復雜，裂隙的萌生、發育、擴展、貫通會受到多種因素的影響。在不同的施工強度下，淺層巖體，特別是巖質邊坡中的不同部位微震事件發生頻率大致相同，傳統的預警方法難以對巖質邊坡整體的穩定性做出正確的評估，同時，根據地應力理論，淺層巖體的地應力低于深部巖體，微破裂聚集現象不如深部巖體明顯，傳統預警方法對淺層巖體的局部變形預警效果也不理想，容易導致因微震事件數少而不引起重視的錯誤判斷。目前，基于微震監測技術的淺層巖體變形預警方法仍然處于探索階段，若能針對巖質邊坡的變形提出更準確的預警方法，對于工程實踐中提高對巖質邊坡施工的安全性、減少或阻止災害的發生將產生積極的意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于微震視應力的巖質邊坡變形預警方法，以提高對巖質邊坡變形預警的準確性。

本發明提供的基于微震視應力的巖質邊坡變形預警方法，步驟如下：

①圈定巖質邊坡區域作為監測區域，將ESG微震監測系統的傳感器安裝在監測區域，傳感器至少為4個，各傳感器形成空間網狀結構分布并將監測區域覆蓋，將各傳感器與ESG微震監測系統的采集儀相連，然后將所述采集儀與ESG微震監測系統的主機部分相連；

②對監測區域進行爆破開挖施工，爆破開挖施工會誘導監測區域會產生微震事件，通過ESG微震監測系統對監測區域進行監測，測定監測區域產生的微震事件的震源位置及微震視應力σ_a，將微震視應力σ_a≥30kPa的微震事件記作高視應力微震事件，當監測區域在連4天之內產生的高視應力微震事件的數量≥4個時，調整爆破開挖強度或/和對開挖區的支護強度以減小施工對監測區域的擾動，使監測區域在4天之內產生的高視應力微震事件的數量不超過3個；

③在步驟②的監測過程中，當監測區域中的至少1個局部區域在4天之內產生的高視應力微震事件≥2個/局部區域時，則分別對產生高視應力微震事件的各局部區域分別按照以下的方法進行分析：