[發明專利]精確定位模擬斷層形成后傳感器位置及修正應力的方法

有效

• 申請號: 201911362659.0
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111024501B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 陳紹杰;杜兆文;卞壯;夏治國;葛堯
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/06
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 張凱

本發明提供了一種精確定位模擬斷層形成后傳感器位置及修正應力的方法，涉及室內模擬試驗監測技術領域，步驟包括：A.利用斷層模擬裝置進行相似材料模擬斷層的試驗，沿相似材料的水平方向和豎直方向分別設置移動軌道，移動軌道上設置移動接收器，應力傳感器上沿直線布置2?3個發射器；B.鋪設相似材料，將多個應力傳感器埋設在相似材料中；C.斷層模擬裝置的側向加載裝置擠壓相似材料，形成斷層，記錄應力傳感器的監測數據；D.確定應力傳感器的角度和位置，修正應力傳感器的監測數據。該方法解決了相似材料模擬斷層試驗中應力傳感器位置難以確定的技術問題，還具有定位精確，操作簡便等優點。

技術領域

本發明涉及室內模擬試驗監測技術領域，尤其是一種精確定位模擬斷層形成后傳感器位置及修正監測應力的方法。

背景技術

煤炭開采主要以井工開采為主，大多是在地下施工，不可避免的會穿越各種類型的斷層。由于斷層會切割地層而破壞其連續性及完整性，形成斷層帶破碎區，使周圍巖體應力、位移及破壞形態產生較大差異；所以在斷層尤其是較大斷層附近進行施工時，工程擾動和斷層的疊加作用可能引起斷層附近巖體響應特征與完整巖體不同，并且還會誘發工程地質災害。近斷層煤炭資源開采面臨著各種重大災害，如礦震、頂板冒落、沖擊地壓等，這些災害發生的根本原因在于采礦活動破壞了斷層附近巖層的平衡狀態。為了認識斷層與采礦工程相互作用下區域巖體的應力、變形、破壞演化規律，防治相關災害的基礎，進行相似材料模擬試驗。

構造物理模擬實驗，如中國專利CN201910274040.8，構造物理模擬實驗是研究地質構造的一種重要而且有效的方法。地質構造模擬中所用的構造模擬實驗裝置是根據相似性原理，通過運動和力來控制實驗模擬進行變形實驗，模擬或反演斷層等地質成因的設備。設備主體多采用砂箱等實驗容器，通過在砂箱內鋪設多層不同數目的實驗材料來模擬構造形成過程。在模擬實驗中，應力傳感器水平鋪設、埋藏在實驗材料內部，主要用來監測上覆巖層的應力。斷層的形成，主要通過側向加載裝置施加力，從而促使實驗材料運動形成斷層。

由于在相似材料模擬實驗中需要使用大量的應力傳感器，應力傳感器在試驗材料運動的過程中部分會發生旋轉運動，發生偏轉運動的應力傳感器不能準確反應監測數據，若逐個傳感器確定其位置和角度則不能保證準確性，并且逐個確定的過程也很復雜，為此需要確定模擬斷層形成后的各個應力傳感器位置，并對應力監測參數進行修正。

發明內容

為方便確定相似材料模擬實驗中各個應力傳感器，在模擬斷層形成后的準確位置和翻轉角度，并準確確定應力監測的水平應力和垂直應力，本發明提供了一種精確定位模擬斷層形成后傳感器位置及修正應力的方法，具體技術方案如下。

一種精確定位模擬斷層形成后傳感器位置的方法，使用斷層模擬裝置進行相似材料模擬斷層的試驗，沿相似材料鋪設的水平方向和豎直方向設置移動軌道，水平方向的移動軌道和豎直方向的移動軌道在同一平面內，移動軌道上設置接收器，在應力傳感器上沿直線布置2-3個發射器；步驟包括：

A.確定相似材料模擬斷層試驗的實驗材料，以及斷層的位置和應力傳感器的數目、安裝位置；

B.鋪設實驗材料，并將多個應力傳感器埋設在模擬頂板處，以及模擬斷層相鄰的位置；

C.斷層模擬裝置的側向加載裝置擠壓相似材料，形成斷層，記錄應力傳感器的監測數據；

D.通過接收器確定多個應力傳感器的角度和位置。

優選的是，接收器沿移動軌道往復運動，接收器的最小移動速度為0.05mm/s；所述移動軌道上設置有刻度尺。

優選的是，建立以水平方向的移動軌道為X軸，以豎直方向的移動軌道為Y軸；應力傳感器上的發射器均分布在X軸和Y軸確定的平面內。

優選的是，當應力傳感器上設置2個發射器時，發射器分別設置在應力傳感器的兩端；當應力傳感器上設置3個發射器時，發射器分別設置在應力傳感器的兩端和終點處。