[發明專利]一種巖體實時波速測定及質量評價的方法

在審

• 申請號: 202010051553.5
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111208198A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 唐世斌;李佳明;王嘉戌;孫康
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/30;G01H5/00
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 馬慶朝

一種巖體實時波速測定及質量評價的方法，屬于巖體工程技術領域。技術要點：在不同超聲波發送位置、不同時間不斷按動超聲波發送裝置的按鈕，并且不斷計算每次超聲波傳播到每個傳感器的的速度，根據波速、衰減系數、波形、頻率、頻譜及振幅等參數變化值可反演得到巖土體的物理力學指標及細觀結構特征，如孔隙、裂隙的變化情況，進而分析礦山巖體穩定情況。有益效果：本發明結合微震系統，只需布置超聲波發送系統即可完成測試，操作簡單，價格低廉，實用性強；應用超聲波檢測技術在巖土測試領域有很強的優勢，超聲波同時具有幾何聲學和物理聲學的特性，聲波的方向性好，能量高；靈活性高，可手動控制測試時間、測試頻率、測試深度以及測試位置。

技術領域

本發明屬于巖體工程技術領域，包含采礦、水利水電、交通等，尤其涉及一種巖體實時波速測定及質量評價的方法。

背景技術

巖石聲波測試技術自形成以來均是基于工程需求進行發展，自20世紀60年代發展至今，在巖石力學工程中應用越來越廣泛，其發展過程包括測試系統的不斷改進和有關巖石中聲波傳播的理論問題的不斷解決。巖石是一種非均勻的各向異性材料，內含微裂紋，有時還有宏觀的缺陷如裂隙、孔穴、甚至節理等，破裂是控制地質體一切行為的根源，尤其是巖石裂紋擴展目前已成為巖石力學研究的熱點問題之一，搞清巖石破裂的過程才能深化認識巖石力學行為。天然巖體內部微觀結構隨機錯雜，在動態失穩過程中的累計損傷弱化效應的演變十分復雜，很難直觀對不同結構組成的天然巖體進行量化分析。聲波作為一種良好的信息載體，巖石介質的聲波速度特征中攜帶了大量與巖體力學性質、結構狀態有關的信息。這些信息可綜合反映到聲學參數，如超聲波速、衰減系數、波形、頻率、頻譜及振幅等的變化上，通過對于聲波透過巖體后的聲波特性進行分析，可以無損、快速、簡便的探測巖體內部的結構特性。當巖體受開挖擾動影響時，巖體內部孔隙、裂隙、結構面的形狀和大小不斷變化，此時波在巖體內部的傳播速度也會隨之變化。

發明內容

為了評估巖體開挖擾動產生的裂隙對巖體穩定的影響，本發明提供一種巖體實時波速測定及基于波速測定結果的巖體質量評價方法，該方法利用微震監測系統實時接收主動式聲波發射裝置產生的震動波，從而可以實時獲得巖體內部的裂隙發展規律，還可以為根據波速的傳播規律進行對巖體穩定性的預測，簡單方便、實用性強。

技術方案如下：

一種巖體實時波速測定及質量評價的方法，步驟如下：

S1、確定微震系統中n個傳感器的坐標：A(x₁,y₁,z₁)、B(x₂,y₂,z₂)、C(x₃,y₃,z₃)、D(x₄,y₄,z₄)、E(x₅,y₅,z₅)……n(x_n,y_n,z_n)，n為正整數；

S2、在預定的位置鉆入一定深度的孔，坐標記為0(x₀,y₀,z₀)，然后插入超聲波發送裝置，根據每個傳感器的坐標和超聲波發送位置的坐標計算每個傳感器與超聲波發送位置的距離，計算公式如下：

S3、按動超聲波發送裝置的按鈕，發送超聲波，按動同時，超聲波發送裝置的計時器同時計時，輸出初始時間為t₀；

S4、各個傳感器開始接收到信號，A、B、C、D、E……接收到信號的時間分別為t₁、t₂、t₃、t₄、t₅……；