[發明專利]一種可變震源形式+能量的震動穿層傳播研究試驗平臺

有效

• 申請號: 202010285435.0
• 申請日: 2020-04-13
• 公開（公告）號: CN111337575B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 張明;王磊;胡浩;陳廣堯;劉超
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 合肥興東知識產權代理有限公司 34148
• 代理人: 朱波

1.一種應用于厚硬巖層斷裂礦震的可變震源形式+能量的震動穿層傳播研究試驗平臺，其特征在于，包括震源部分、地層介質部分以及監測分析部分；所述震源部分包括點震源、線震源以及面震源，所述地層介質部分用于模擬點震源、線震源以及面震源實現點、線以及面接觸，所述監測分析部分用于監測點、線以及面接觸產生的震動數據并用于建立強礦震對地面的震動損害預測模型；

點震源模型公式為：Ur為震動波傳播一定距離后的能量；U為震源總能量；r為震動波傳播空間距離；λ為與地層介質有關的衰減常數，λ＞1；

線震源模型公式為：假定厚硬巖層破斷裂長度為b，總能量U沿破斷線均勻分布，無限分割的微小震源dU＝(U/b)dy在P點仍滿足“點震源”衰減規律

全長b范圍“線震源”在P點的震動衰減，為所有微小點震源dU＝(U/b)dy震動效應的疊加，即求解dUr從y＝-b/2到y＝b/2的定積分，總能量不變的等效“線震源”傳播衰減理論表達為

X、Y為考察點在考察面上距離對應坐標的垂直距離；

面震源模型公式為：假定厚硬巖層破裂面尺度為S，破裂面近似為矩形，長度和高度為a、b，總能量U沿破裂面均勻分布，無限分割的微小震源dU＝(U/S)dS在P點仍滿足“點震源”衰減規律

全斷面S范圍“面震源”在P點的震動衰減，為所有微小點震源dU＝(U/S)dS震動效應的疊加，即求解dUr從x＝-a/2到x＝a/2、y＝-b/2到y＝b/2的定積分，總能量不變的等效“面震源”傳播衰減理論表達式

Z為考察點在考察面上距離破裂面垂直距離。

2.如權利要求1所述的應用于厚硬巖層斷裂礦震的可變震源形式+能量的震動穿層傳播研究試驗平臺，其特征在于，還包括震源控制部分，所述震源控制部分用于改變點震源、線震源以及面震源的位置，所述位置包括豎直高度以及距離地層介質部分的橫向以及縱向距離。

3.如權利要求2所述的應用于厚硬巖層斷裂礦震的可變震源形式+能量的震動穿層傳播研究試驗平臺，其特征在于，所述震源控制部分具體包括震源能量變化支架、可移動縱向固定支架、升降鋼絲繩以及輕型滑輪裝置，所述可移動縱向固定支架滑動安裝于所述地層介質部分的框架上用于實現改變橫向距離，所述可移動縱向固定支架上設有若干固定孔，所述震源能量變化支架的底部通過某個固定孔豎直安裝固定在所述可移動縱向固定支架上，所述震源能量變化支架沿高度方向上設有若干高度調節孔，在設定高度的所述高度調節孔內通過升降鋼絲繩連接輕型滑輪裝置，輕型滑輪裝置下端連接點震源、線震源以及面震源。

4.如權利要求3所述的應用于厚硬巖層斷裂礦震的可變震源形式+能量的震動穿層傳播研究試驗平臺，其特征在于，還包括可移動電磁控制調節閥，所述可移動電磁控制調節閥用于控制升降鋼絲繩實現微調節。

5.如權利要求1所述的應用于厚硬巖層斷裂礦震的可變震源形式+能量的震動穿層傳播研究試驗平臺，其特征在于，所述地層介質部分具體包括試驗平臺框架結構、相似模擬的介質墻體，所述相似模擬的介質墻體安裝于試驗平臺框架結構內。

6.如權利要求5所述的應用于厚硬巖層斷裂礦震的可變震源形式+能量的震動穿層傳播研究試驗平臺，其特征在于，所述相似模擬的介質墻體為通過相似材料模擬試驗配比的方法，按照實際地層的高度和試驗平臺的尺寸進行配比，并按照“倒序”順序從下而上鋪設形成。

7.如權利要求1所述的應用于厚硬巖層斷裂礦震的可變震源形式+能量的震動穿層傳播研究試驗平臺，其特征在于，所述監測分析部分包括高靈敏三維震動傳感器、震動數據采集存儲設備以及數據分析處理主機，所述高靈敏三維震動傳感器安裝于地層介質部分的震動監測安裝點上用于收集震動數據，所述震動數據采集存儲設備與高靈敏三維震動傳感器相連用于存儲采集數據，所述數據分析處理主機與震動數據采集存儲設備相連接收震動數據，所述數據分析處理主機通過分析震動數據來進行強礦震對地面的震動損害預測和分析。