[實用新型]一種微震測試體系

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720689329.2
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN206906601U
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾寅;劉建鋒;鄧朝福
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: G01V1/20
• 分類號: G01V1/20
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司51202
• 代理人: 呂建平

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于工程地質(zhì)微震監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微震傳感器可回收重復(fù)使用的微震監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)

工程建設(shè)中的巖石(體)變形破壞，特別是巖爆動力災(zāi)害，會直接危及工程的安全建設(shè)，甚至?xí)斐蔀?zāi)難性影響，因此對巖石(體)穩(wěn)定性及巖爆動力災(zāi)害進行有效監(jiān)測和預(yù)測，是工程安全建設(shè)的重要內(nèi)容之一。微震作為無損監(jiān)測的一種重要手段，被用于工程建設(shè)中的巖石(體)穩(wěn)定性及巖爆動力災(zāi)害的監(jiān)測與預(yù)測。

在地下工程圍巖開挖建設(shè)過程中，為了對可能出現(xiàn)的圍巖變形破壞和動力災(zāi)害進行準確預(yù)測，微震監(jiān)測傳感器需要在工程開挖前預(yù)先固定在被監(jiān)測的圍巖區(qū)域。利用微震技術(shù)準確確定可能發(fā)生圍巖破壞和動力災(zāi)害的部位，微震傳感器需呈三維空間分布的形式布置在被監(jiān)測巖體周圍，并且布置的傳感器數(shù)量越多、分布越合理，監(jiān)測效果相對越準確。為了實現(xiàn)對巖體開挖過程實時監(jiān)測，需要在巖石(體)開挖前，利用鉆機在石(體)中鉆出監(jiān)測孔，在監(jiān)測孔中安裝微震傳感器。監(jiān)測孔的深度取決于開挖的埋深和被監(jiān)測范圍，監(jiān)測孔的深度隨工程埋深、被監(jiān)測范圍增加而增加，有的監(jiān)測孔深達幾十米，甚至上百米。深度比較大的監(jiān)測孔，通常需要使用多個微震傳感器對監(jiān)測孔的不同部位進行微震監(jiān)測，且監(jiān)測孔越深，安裝的微震傳感器越多，由于監(jiān)測孔上下很難保證同心，孔壁面很難一直光滑，因此微震傳感器的安裝越困難。

微震傳感器價格昂貴，為了在監(jiān)測結(jié)束后將傳感器取回，降低工程成本，工程中微震監(jiān)測傳感器現(xiàn)場的安裝，通常采用直接將微震傳感器放在監(jiān)測孔中，依靠監(jiān)測孔中殘留的水作為巖體和傳感器之間信號傳輸?shù)慕橘|(zhì)，但該方法具有以下缺點：首先，監(jiān)測孔方向必須向下，對于完全水平或向上有一定角度的監(jiān)測孔，該方法不適用；其次，對于傾斜或向下的監(jiān)測孔，需要巖體相對完整，監(jiān)測孔內(nèi)能將注入的水保持住而不沿監(jiān)測孔中的裂隙流失，或者是從監(jiān)測孔內(nèi)向外有滲水，能確保傳感器始終處于水中，但是現(xiàn)場實際情況卻較難達到該要求；第三，水雖然可以作為信號傳輸?shù)鸟詈辖橘|(zhì)，但水的密度較低，其傳輸效果不如直接與巖壁有效接觸。第四，由于液體只能傳輸縱波，不能傳輸橫波，而現(xiàn)場確定巖石破裂信號的位置通常又必須依靠橫波信號，故該方法導(dǎo)致大量監(jiān)測信號丟失，監(jiān)測結(jié)果的可靠性大大降低。

為了確保安置在監(jiān)測孔中微震傳感器與監(jiān)測孔壁之間有效耦合，有的在工程現(xiàn)場采用向監(jiān)測孔內(nèi)澆筑水泥，使傳感器和巖壁澆筑為一個整體。該方法又有以下缺點：首先，澆筑后的傳感器不可回收，導(dǎo)致經(jīng)濟成本高；其次，若澆筑后發(fā)現(xiàn)傳感器無信號或信號不好，無法進行檢查，為了確保監(jiān)測效果，需要重新打孔和安裝微震傳感器，不僅費時費力，還導(dǎo)致經(jīng)濟成本過高；第三，向監(jiān)測孔內(nèi)注入水泥漿，因監(jiān)測孔較深，不僅傳感器安裝部位的注漿效果難以保障，可能會出現(xiàn)傳感器安裝部位未能實現(xiàn)效注漿的情況，會導(dǎo)致傳感器未與監(jiān)測孔巖壁耦合而無監(jiān)測信號，而且監(jiān)測孔越深，澆筑的水泥凝固后的總收縮變形量越大，與水泥粘接在一起的信號傳輸線纜會因水泥收縮變形而承受拉力，導(dǎo)致不能有效傳輸信號；第四，監(jiān)測孔內(nèi)通常比較潮濕，澆筑后水泥漿凝固需要較長周期，會導(dǎo)致施工期限延長；第五，開挖過程中的炸藥放炮，可能會出現(xiàn)注漿面與巖壁面松弛，導(dǎo)致被監(jiān)測信號傳輸?shù)挠行越档停坏诹惭b過程費時，費力，需要一系列專業(yè)注漿設(shè)備和注漿人員，需要大量人工。

工程應(yīng)用中，也有采用簡易固定裝置，將微震傳感器固定在一特定裝置中，然后用剛性的不可活動的金屬桿將微震傳感器送至安裝部位后進行固定，但存在以下缺點：首先，該方法通常只適用于深度較淺的監(jiān)測孔，并且需要監(jiān)測孔完全同心、孔壁光滑，但實際施工中這些要求難以保障；其次，安裝裝置尺寸大，只適用于直徑較大的監(jiān)測孔，導(dǎo)致監(jiān)測孔成本高；第三，整個傳輸桿和安裝結(jié)構(gòu)在監(jiān)測孔中是通過施加壓力硬性插入到監(jiān)測孔中，不僅摩擦力大，容易磨壞線纜或微震傳感器，還容易在特定部位被卡到監(jiān)測孔中，無法送至特定安裝部位；第四，安裝過程費時，費力，需要耗費大量人工。上述這些難題，導(dǎo)致微震傳感器應(yīng)用于深度比較大的監(jiān)測孔中受到了限制。

因而，如何便捷、有效地將微震傳感器安裝在監(jiān)測孔中，并使安裝后的微震傳感器有效與孔壁耦合，仍是目前現(xiàn)場監(jiān)測和研究的難點，特別是需要采用多個微震傳感器對不同部位進行微震監(jiān)測的深監(jiān)測孔，尤其如此。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的微震監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀與不足，旨在提供一種微震測試體系，以解決微震傳感器與監(jiān)測孔有效接觸耦合、回收重復(fù)使用和安裝方便性等問題，提高微震監(jiān)測的準確性，降低微震監(jiān)測系統(tǒng)的使用成本。