[發明專利]一種測量巖石裂隙張開度的方法

在審

• 申請號: 202011168157.7
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112525079A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 吳岳;姜楓;崔嘉;王同杰;周超;張帥;李彥志;史慧芳
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種測量巖石裂隙張開度的方法，以實驗室某巖石的裂隙張開為例，包括裂隙巖石試樣，所述裂隙巖石試樣中部包含裂隙，裂隙上部設置一個激光感應點，所述裂隙巖石試樣底部設置傳感光纖，傳感光纖上設置相應的測點。在計算裂隙某點張開度時，要通過所記錄的激光感應點的位移量，以及所設置的傳感光纖測點變形量綜合考慮計算。本發明能夠實現傳統方法未能達到的微米級別的張開度測量，極大地提高了測量精度，為進一步指導實際工程做出了貢獻，避免了傳統方法操作過程中具有一定的主觀性，以及實驗室中的傳統方法沒有考慮裂隙巖石試樣的微小起伏，存在較大誤差，且計算結果精度較低等問題。

技術領域

本發明屬于巖石力學技術領域，具體涉及一種測量巖石裂隙張開度的方法。

背景技術

工程巖體大都經受了多次地質構造運動的擾動,其中含有多種不同級別的裂隙及軟弱面。含有裂隙的巖體和完整巖體有截然不同的性質，特別是裂隙在復雜地應力狀態、高應力地下涌水等狀態下，會持續張開擴展,從而導致巖體的力學性質區別更大。

如果巖石裂隙張開度的測量出現較大誤差，則會使得后續對于巖體的具體力學性質等研究出現偏差，最終造成研究在實際工程中的錯誤應用，輕則過度耗費支護巖體所需材料等成本，嚴重時甚至會導致巨大的工程事故，產生巨大的經濟損失。而如何提高張開度測量的精度，成為了一個亟待解決且較長一段時間以來未能解決的問題。

因此,巖體裂隙張開度作為反映裂隙巖體內在結構的重要參數，提高其精度降低其誤差對于工程中的巖體穩定性研究，具有極其重要的作用。在現階段的實驗室研究中，裂隙張開度的測量已從早期的卷尺手工直接測量轉變為了目前大都使用的位移傳感器測量。

發明人認為，現有利用位移傳感器測量巖石裂隙張開度的方法具有下述缺點：

(1)仍然具有一定的主觀性，存在較大的隨機誤差與系統誤差。(如實驗室中，位移傳感器設置在固定的點，在裂隙巖石受復雜應力時，該點可能出現不易發現的移動、錯位等問題，而這個問題因思維定式一般認為該設置點即為原先的設置點，因此是容易被忽略的，影響后續測量精度)；

(2)實驗室中的傳統方法沒有考慮裂隙巖石試樣的微小起伏問題，裂隙張開過程中巖石的受力復雜，裂隙巖石試樣底部會產生微小起伏，肉眼極易忽略，這對于張開度的測量具有一定的誤差影響；

(3)現有技術方法中，對于巖石裂隙張開度的測量，一直沒有較高精度的方法(如微米級測量)。

發明內容

本發明的第一目的是提供一種測量巖石裂隙張開度的方法，實現更為精確的巖石裂隙張開度測量，避免了一定的主觀性造成的較大隨機誤差與系統誤差，并考慮了實驗室傳統方法中的裂隙巖石試樣的微小起伏問題，得到的微米級張開度測量數據，極大地提高了巖石裂隙張開度測量的精準度。

本發明的第二目的是提供一種測量巖石裂隙張開度的方法，基于上述測量巖石裂隙張開度的方法，指導巖石裂隙張開度的測量，以更好地研究裂隙巖體穩定性，進一步為實際工程做出貢獻，節省因張開度測量誤差導致的巖體穩定性研究不準確而進行的不必要的過度支護等成本。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：以實驗室某巖石的裂隙張開為例，包括裂隙巖石試樣，所述裂隙巖石試樣中部包含裂隙，裂隙上部設置一個激光感應點，所述裂隙巖石試樣底部設置傳感光纖，傳感光纖上設置相應的測點。在計算裂隙某點張開度時，要通過所記錄的激光感應點的位移量，以及所設置的傳感光纖測點變形量綜合考慮計算。

一種測量巖石裂隙張開度的方法，包括以下步驟，

步驟1，采用激光傳感技術，在巖石裂隙中點上方設置一激光感應點，通過激光儀照射該感應點，在裂隙張開過程中，記錄裂隙張開過程中激光感應點的位移量，將激光感應點的位移量記為a，作為張開度的計算依據之一；

步驟2，采用了光纖傳感技術，將傳感光纖設置在裂隙巖石試樣底部，在與裂隙中點垂線相交點A處設置測點，監測傳感光纖的A點變形量，也即為裂隙中點垂線方向的裂隙巖石試樣底部起伏量，將該起伏量記為b；