[發明專利]基于微震監測的拱壩壩身裂縫超前預警方法

在審

• 申請號: 201810797796.6
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN109001807A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 徐奴文;董林鷺;周家文;戴峰;肖明礫;樊義林;譚堯升
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 郭萍

本發明提供了基于微震監測的拱壩壩身裂縫超前預警方法，步驟如下：①圈定監測區域，布置傳感器和爆破孔；②于不同時間點分別在各爆破孔中進行爆破，記錄各次爆破產生的彈性波的起跳時刻，計算巖體平均等效波速；③通過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發生時刻，作出震源位置空間分布圖，當微震事件的震源位置在監測區域的某一或某些局部區域聚集且呈現條帶狀或面狀分布時，即發出拱壩壩身裂縫預警信號。本發明的方法可超前識別拱壩壩身產生裂縫的風險，有利于更好地保障水電站的安全建設與安全運營。

技術領域

本發明屬于巖土工程領域，涉及一種基于微震監測的拱壩壩身裂縫超前預警方法。

背景技術

水是大自然的重要組成物質，是生命的源泉，是人類社會生活和社會發展不可缺少的重要資源，也是生態環境中最活躍的因素。水電站是利用水能轉化為電能的綜合工程設施，水電站樞紐包括擋水建筑物、泄水建筑物、進水建筑物、引水建筑物、平水建筑物、廠房樞紐建筑物等，其中擋水建筑物和廠房樞紐是水電站的重要組成部分，據數據統計，攔水建筑物事故發生頻率在國內外水電站建設及實施中所占比最高，也就是攔水大壩綜合系統最容易出現故障。

攔水大壩的類型包括混凝土重力壩、拱壩、土石壩、堆石壩及攔河閘等。拱壩是固結于基巖上的空間殼體結構，在平面上呈凸向上游的拱形，壩體結構具有拱和梁的雙重作用，屬于高次超靜定結構，超載能力強，當外荷載增大或壩的某一部位發生局部開裂時，壩體拱和梁的作用互相配合調整，使得應力再分配。拱壩作為一種經濟性好、用料少、安全度較高的壩體，在國內外都得到了廣泛地應用，例如國內的錦屏一級拱壩等，國外的圣杰斯汀那拱壩等。目前，中國西部越來越多的水電站采用大型特高拱壩作為攔水建筑物，這就對拱壩的穩定性提出了更高的要求。

大壩變形觀測是大壩安全監測的一項重要的工作，目前主要采用垂線、引張線、視準線、激光準直以及常規測量等手段來對大壩進行變形監測。目前拱壩也是采用這些方法進行變形監測。雖然這些方法的操作較為簡便，但是，它們只能在大壩壩體已經出現損傷后才能觀測到變形信息，只能以宏觀數據顯示大壩本身是否存在損傷，無法識別大壩本身的潛在微破裂信息，也無法在大壩破壞之前給水電站建設及運行維護人員作出預警。

對于拱壩而言，通常壩肩失穩會對壩體穩定性造成不利影響，甚至造成壩體的破壞，因此，可利用拱壩壩肩失穩作為拱壩壩體破壞的超前預警信號，若能基于此開發出拱壩壩身裂縫的超前預警方法，對于采用拱壩作為攔水建筑物的水電站的安全建設與運營將產生重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于針對服現有技術的不足，提供一種基于微震監測的拱壩壩身裂縫超前預警方法，以超前識別拱壩壩身產生裂縫的風險，從而更好地保障水電站的安全建設與安全運營。

本發明提供的基于微震監測的拱壩壩身裂縫超前預警方法，步驟如下：

①圈定拱壩壩肩圍巖作為監測區域，將微震監測系統的傳感器安裝在監測區域的巖體上，傳感器至少為4個，各傳感器異面安裝于不同高程，將各傳感器與微震監測系統的采集儀相連，然后將所述采集儀與微震監測系統的主機部分連接；建立三維直角坐標系，測量各傳感器的坐標，將第i個傳感器的坐標記作(x_i,y_i,z_i)；在隧道內的巖體上設置至少1個爆破孔，測量各爆破孔孔底中心處的坐標，將第j個爆破孔孔底中心處的坐標記作(X_j,Y_j,Z_j)；

②在各爆破孔的孔底安裝炸藥，于不同時間點分別在各爆破孔中進行一次爆破，通過傳感器記錄各次爆破產生的彈性波的起跳時刻，將第j個爆破孔的爆破時刻記作t_j，將第j個爆破孔爆破后第i個傳感器接收到爆破產生的彈性波的起跳時刻記作t_ji；