[發明專利]一種軟巖崩解實時監測裝置及監測方法

在審

• 申請號: 202110070560.4
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112763582A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 鄧華鋒;王文東;馮云杰;陳天楠;程雷
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;G01N29/44;G01N21/88;G01B11/16
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

一種軟巖崩解實時監測裝置及監測方法，該裝置包括內部監測裝置、外部監測裝置；所述內部監測裝置包括布置在試件內的多個聲發射傳感器，聲發射傳感器連接聲信號放大器，聲信號放大器連接信號采集系統，信號采集系統連接記錄與顯示系統。所述外部監測裝置包括布置在試件外部的多個高速攝像機，高速攝像機連接記錄與顯示系統。本發明能夠有效從軟巖巖體內部對解進行實時監測；同時集監測、定位為一體，適合工程現場環境。

技術領域

本發明屬于巖體崩解的監測領域，具體涉及一種軟巖崩解實時監測裝置及監測方法。

背景技術

從工程上來說，一般認為當巖石的單軸抗壓強度小于30MPa時，便被視為軟巖。軟巖的微觀結構比較復雜，顆粒之間膠結性差，在應力作用下可產生大量裂隙，風化程度高。軟巖的力學特性總結如下：①易擾動性；②可塑性；③膨脹性；④流變性；⑤崩解性。崩解性是巖體喪失強度發生崩解的一種現象，軟巖在長時間的水化作用下可呈現出崩解性，喪失力學強度。

軟巖的崩解時一個由表及里的過程。在現場施工時，軟巖表面原先的崩解物質覆蓋層會被破壞，從而使下部新的軟巖暴露出來，吸收水蒸氣而發生軟化、膨脹和崩解。最重要的破壞是：覆蓋層被破壞后，水蒸氣會進入節理，節理吸水膨脹。節理膨脹會使斷裂面產生擠壓，進而加劇節理的斷裂，甚至會產生明顯位移而形成斷層。且由于節理是地下水移動的通道，所以在有大量降水的時候，地下水會大量進入節理，使軟巖吸水軟化，不僅會增加巖體的自重，還會使巖體本身的物理力學性質降低，使巖體內部原有的平衡發生變化，應力重分布加劇，從而大大增加了圍巖破壞的可能性。這些變化最終會導致軟巖的穩定性降低，從而降低工程施工的安全性。

韓蕾蕾在《基于信息化的軟巖巷道聯合監測技術中》將傳感器安裝在支護結構及圍巖上,然后進行監測；秦江濤在《深部高構造應力破碎軟巖巷道支護的應用研究》中將位移測站布置在了試驗巷道表面，然后進行位移監測；李輝在《富堿性水弱膠結軟巖巷道圍巖控制機理與應用研究》中，將綜合觀測測站布置在巷道內。已有的巖體監測大部分都將監測裝置布置在了巖體外部，很少有將監測裝置布置在巖體內部的。現有技術中的對軟巖崩解等破壞的監測方式存在很大的弊端，比如：①現行的監測方式多為從外部進行，而從外部進行的監測存在不足，比如外部環境對傳感器造成的影響(腐蝕、噪聲等)，進而對聲發射信號造成影響下，導致監測結果的不準確；②軟巖的風化、崩解是從外到內的漸進的過程，因此，如果傳感器布置在外部，會首先受到風化、崩解的影響，這樣也會損壞傳感器。

另一方面，現行規范中規定的耐崩解性指數為即用崩解后烘干的質量m_r與原試樣的烘干質量m_d的比值，來評價巖體的崩解性，這只是根據崩解后的結果來評價巖體的崩解，無法定量描述巖體崩解過程。

因此，本專利將聲發射傳感器布置在試樣內部，更好地監測從外到內的崩解過程的同時還能更好地保護傳感器。另外，采用崩解速率v_d和崩解損傷率D來對軟巖崩解的過程進行實時監測。

綜上所述，有必要開展從內部對軟巖崩解實時監測裝置的研究。但是軟巖崩解實時監測還是存在很多的難點，比如：①如何對傳感器進行保護；②如何更好地定位軟巖崩解的位置；③如何對隔絕噪聲或其它信號的干擾。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種軟巖崩解實時監測裝置及監測方法，能夠有效從軟巖巖體內部對崩解進行實時監測；同時集監測、定位為一體，適合工程現場環境。

本發明采取的技術方案為：

一種軟巖崩解實時監測裝置，該裝置包括內部監測裝置、外部監測裝置；

所述內部監測裝置包括布置在試件內的多個聲發射傳感器，聲發射傳感器連接聲信號放大器，聲信號放大器連接信號采集系統，信號采集系統連接記錄與顯示系統。

所述外部監測裝置包括布置在試件外部的多個高速攝像機，高速攝像機連接記錄與顯示系統。