[發明專利]巖質基坑開挖過程中巖體損傷監測方法

在審

• 申請號: 202010088341.4
• 申請日: 2020-02-12
• 公開（公告）號: CN111239254A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 張擁軍;劉德金;寇苗苗;劉思佳;唐世斌;馬天輝;梁運培;唐春安;聶聞;張永亮;宋宸;王盛
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07;G01V1/30
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 萬桂斌

本發明涉及一種巖質基坑開挖過程中巖體損傷監測方法，具體包括對基坑進行三維數值模擬，結合施工過程中監測信息，確定微震監測區域；在監測區域內，初步確定X種微震傳感器布置方案，通過大量的仿真實驗，選出最優布置方案；并對確定的傳感器布設位置進行安裝；在基坑上部放置微震監測基站；將已安裝的微震傳感器通過光纖接入監測基站；微震傳感器安裝完成后，進行爆破定位試驗，調試系統參數，校核定位誤差；根據微震基站的監測數據對基坑當前巖體損傷程度進行評價。本發明將微震監測技術與常規檢測相結合，能夠快速而準確地確定邊坡爆破開挖損失區，合理有效地控制巖體爆破影響范圍，對確保施工安全、防止基坑失穩具有重要意義。

技術領域

本發明屬于巖土工程領域，具體涉及一種巖質基坑開挖過程中巖體損傷監測方法。

背景技術

巖質基坑爆破開挖時，爆炸荷載在完成巖石爆破破碎的同時，不可避免地對保留巖體產生動力損傷，形成所謂的開挖損傷區。該損傷區在施工期間受到后續開挖擾動、降雨等不利因素的作用而不斷演化擴展，對坡體的局部及整體穩定性和施工安全十分不利。尤其是隨著基坑開挖深度不斷增加，基坑越來越高陡，需要更加嚴格的控制開挖爆破對高邊坡穩定的影響。基坑開挖過程中坍塌的例子數不勝數，使基坑鄰近的建筑物地基與基礎脫空、失穩，從而導致上部設施和建筑物開裂、傾斜和不均勻下沉；導致鄰近公路路面開裂、局部塌陷；導致鄰近管道與基礎脫空、管溝斷裂，不僅造成巨大損失還會延誤工期，特別是還容易造成人員傷亡。

前人對基坑監測的研究很多，但大都是針對土質基坑，對于巖質基坑的研究大都是從土質基坑演變而來，但巖質基坑與土質基坑有顯著不同，巖質基坑的損害不僅是上覆土體的破壞，還與下部巖體失穩有關。目前巖質基坑監測與土質基坑監測類似，檢測方法包括預埋測斜管通過測斜儀監測不同深度的水平位移、采用幾何水準或液體靜力水準等方法監測豎向位移、用土壓力計測量土壓力、用水壓力計監測孔隙水壓力等，還有錨桿拉力監測、周邊地表建筑物沉降監測等多種手段共同監測基坑施工全過程。

目前基坑監測手段雖然很多，但是這些監測內容對于巖質來說，都不能準確反映內部損傷程度及損傷位置，無法準確找到基坑的薄弱區域，并且上述這些監測都是巖體損傷以后的表觀現象，均具有滯后性，不能實時準確的得到基坑圍巖內部的損傷程度。目前的這些監測內容對于土質基坑適用性更好一些，對于巖質基坑的監測而言，則不能反映出基坑的真實安全狀態。

發明內容

本發明的目的在于解決巖質基坑開挖過程中無法實時監測巖體損傷程度的問題，提出了一種巖質基坑開挖過程中巖體損傷監測方法，采用微震監測技術，將微震監測與常規檢測相結合，能夠利用巖質基坑內巖石破裂過程中產生的微震信號，確定巖體破裂發生的空間位置、發生時間、破裂方式及釋放能量等級等參數，并利用這些信息判斷潛在的巖質基坑災害活動規律，對巖體的穩定狀態進行評價分析。該檢測方法能夠快速而準確地確定邊坡爆破開挖損失區，合理有效地控制巖體爆破影響范圍，對確保施工安全、防止基坑失穩造成人員傷害和財產損失具有重要意義。

本發明的技術方案是：

巖質基坑開挖過程中巖體損傷監測方法，包括如下步驟：

步驟1：對基坑進行三維數值模擬，初步判斷基坑潛在的失穩區域，結合施工過程中監測信息，針對失穩區域中的薄弱位置確定微震監測區域；

步驟2：在確定的微震監測區域內，初步確定X種微震傳感器布置方案，對基坑監測區域進行仿真實驗，實驗考慮P波到時讀入準確性，以及震源到微震傳感器的幾何特征等隨機因素，通過多次隨機模擬的仿真實驗對定位誤差以及施工難易程度進行初步評價，選出最優布置方案；

步驟3：根據最優布置方案，對確定的傳感器布設位置進行安裝，在選取安裝微震傳感器的位置進行鉆孔，根據現場設備及施工條件確定孔徑深度，保證孔徑深度必須到達巖石，采用膨脹螺栓將微震傳感器緊密固定于巖石上；