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[發明專利]一種軟巖崩解實時監測裝置及監測方法在審

專利信息
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
地址: 443002 *** 國省代碼: 湖北;42
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 一種 巖崩 實時 監測 裝置 方法
【說明書】:

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mr與原試樣的烘干質量md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vd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。

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