[發(fā)明專利]一種巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)的方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011509881.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN112798474A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭忠友;朱磊;柴敬;古文哲;歐陽一博;潘浩;劉治成;宋天奇;秋豐岐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/00
• 分類號(hào): G01N15/00;G01N15/08
• 代理公司: 深圳國海智峰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44489
• 代理人: 劉軍鋒

本發(fā)明涉及巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)的方法及裝置，該方法包括：沿巖體中心的橫向與垂向?qū)ΨQ軸布置測(cè)線，分別對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，確定激振點(diǎn)與拾振點(diǎn)位置；在激振點(diǎn)處布置加速度傳感器；將數(shù)據(jù)連接線一端與該加速度傳感器連接，另一端連接至數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀與終端連接，獲得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至該終端；設(shè)置錘頭的力傳感器，用以測(cè)量激振力的大小；每個(gè)該激振點(diǎn)位置處各進(jìn)行預(yù)設(shè)次數(shù)的錘擊測(cè)試，所得選取預(yù)定組數(shù)的數(shù)據(jù)計(jì)算加速度響應(yīng)的分形盒維數(shù)；比較不同測(cè)點(diǎn)間加速度響應(yīng)分形盒維數(shù)的差別，實(shí)現(xiàn)錘擊法對(duì)巖體裂隙的大小及范圍的監(jiān)測(cè)，以根據(jù)巖體裂隙大小及范圍確定該巖體的注漿擴(kuò)散范圍。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相似模型實(shí)驗(yàn)中漿液擴(kuò)散及其影響范圍的確定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及裂隙巖體注漿試驗(yàn)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)的方法及裝置。

背景技術(shù)

在煤炭開采過程中會(huì)形成采空區(qū)，導(dǎo)致上覆巖層垮落以及地表沉陷，為了防止地質(zhì)工程中由于裂隙的存在，改變了原有巖體各類性質(zhì)包括滲透性、抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度，而増強(qiáng)裂隙巖體強(qiáng)度、降低巖體滲透性能，采用的基本方法就是利用具有定粘度、流動(dòng)性、固化性能的漿液注入至裂隙巖體中的注漿技術(shù)，且由于巖體中裂隙網(wǎng)絡(luò)的非貫通性，低壓條件下漿液入滲效果較差，注漿的封堵、加固作用不能滿足生產(chǎn)需求需要，利用高注漿壓力實(shí)現(xiàn)漿液在非貫通裂隙間的劈裂貫通流動(dòng)，從而擴(kuò)大漿液影響范圍。

擴(kuò)散半徑作為評(píng)價(jià)注漿效果的主控因素，及時(shí)把握漿液的擴(kuò)散范圍是極為重要的。但裂隙巖體深埋于地層中，且裂隙網(wǎng)絡(luò)是復(fù)雜的，注漿漿液在巖體裂隙內(nèi)的流動(dòng)擴(kuò)散是極其隱蔽的，漿液的擴(kuò)散流動(dòng)可直觀觀測(cè)難度極大。當(dāng)前在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工程中，缺乏監(jiān)測(cè)識(shí)別漿液在裂隙巖體中的擴(kuò)散流動(dòng)方法，缺乏對(duì)漿液擴(kuò)散形狀大小及影響范圍的直觀顯示方法。

沖擊回波法是一種無損檢測(cè)巖體裂隙的方法，不用預(yù)先埋置加速度傳感器，因此提高了檢測(cè)裂隙的準(zhǔn)確性。沖擊彈性波是通過對(duì)被測(cè)結(jié)構(gòu)表面實(shí)施瞬時(shí)機(jī)械激振(一般采用沖擊錘)產(chǎn)生彈性波信號(hào)，通過加速度傳感器接收信號(hào)；由普通沖擊錘激發(fā)的沖擊彈性波的卓越頻率一般在幾百赫茲到幾千赫茲之間，能夠不破壞巖體結(jié)構(gòu)從而檢測(cè)巖體中的裂隙。沖擊彈性波具有能量大、測(cè)試距離遠(yuǎn)且適用于頻譜分析等優(yōu)點(diǎn)，因此已得到廣泛的應(yīng)用。近年來，借助于電子技術(shù)的進(jìn)步，沖擊彈性波激振時(shí)刻的確定問題得到了很好的解決。同時(shí)，通過改變沖擊錘的大小、導(dǎo)入自動(dòng)激振裝置，使得其激振信號(hào)的頻率范圍也得到了擴(kuò)展。

裂隙巖體注漿試驗(yàn)時(shí)，在注漿前，巖體中含有裂隙或孔洞，導(dǎo)致彈性波在巖體中傳播速度及方向發(fā)生改變，通過沖擊回波法可以識(shí)別裂隙或孔洞的大小及位置，波形特征明顯；注漿后，漿液隨注漿壓力加載在巖體裂隙內(nèi)流動(dòng)擴(kuò)散，漿液充填巖體中的裂隙或孔洞，波形特征顯著變化，利用沖擊回波檢測(cè)系統(tǒng)捕捉、識(shí)別彈性波并分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)漿液擴(kuò)散與影響范圍的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有利于研究漿液擴(kuò)散的黑箱問題。現(xiàn)有技術(shù)中還不能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)相似模型實(shí)驗(yàn)中漿液擴(kuò)散及其影響范圍的確定，不能夠?qū)崿F(xiàn)注漿技術(shù)及理論在廣泛領(lǐng)域的安全、高效、低成本化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)的方法及裝置。本發(fā)明的目的可以通過如下所述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明提供一種巖體注漿擴(kuò)散范圍監(jiān)測(cè)的方法，包括：

沿巖體中心的橫向與垂向?qū)ΨQ軸布置測(cè)線，分別對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，確定激振點(diǎn)與拾振點(diǎn)位置；

在所述拾振點(diǎn)處布置加速度傳感器；

將數(shù)據(jù)連接線一端與所述加速度傳感器連接，另一端連接至數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀與終端連接，獲得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至所述終端；

設(shè)置錘頭的力傳感器，用以測(cè)量激振力的大小；

每個(gè)所述激振點(diǎn)位置處各進(jìn)行預(yù)設(shè)次數(shù)的錘擊測(cè)試，所得選取預(yù)定組數(shù)的數(shù)據(jù)計(jì)算加速度響應(yīng)的分形盒維數(shù)；

比較不同測(cè)點(diǎn)間加速度響應(yīng)分形盒維數(shù)的差別，實(shí)現(xiàn)錘擊法對(duì)巖體裂隙的大小及范圍的監(jiān)測(cè)，以根據(jù)巖體裂隙大小及范圍確定所述巖體的注漿擴(kuò)散范圍。