试论微震监测技术在地下工程中的应用

微震监测技术是一种高科技信息化的地下工程动力监测技术。随着设备硬件技术、信号处理技术和数字化技术的快速发展,微震监测技术的应用在国际上也越来越多,目前国内出现了对该技术的应用研究热。结合作者对该技术的研究体会,简要介绍了微震技术的特点及微震技术在地下工程安全监测中的作用。根据微震监测技术在国内外的应用,概括了该技术在地下工程安全监测和防灾减灾监测的若干方面的应用,最后介绍了该技术在国内的一个成功应用实例

深海表层海泥模拟及地面力学特性研究

深海表层海泥车辆地面力学特性是开发大洋矿产资源-多金属结核采矿车的理论基础。该文深入研究深海表层海泥样品和陆地二种膨润土的物理性质,确定深海表层模拟海泥的原料,分析深海表层海泥和模拟海泥的物理力学参数,配制出具有极高含水量、极小内摩擦角、高液限、高塑性、大孔隙比、低强度和低重度等深海表层海泥特性的模拟海泥,根据车辆地面力学理论,开展多种平板在垂直方向上的海泥载荷-沉陷实验和不同节距、不同齿高、不同齿形和不同齿宽的履带齿板在水平力作用下的海泥剪切应力-位移实验,深入分析实验数据,国内首次提出基于Bekker理论和Reece理论的深海表层海泥的二种载荷与沉陷特性,及深海表层海泥的剪切应力和位移特性,深入分析我国多金属结核采矿车在深海表层海泥上行走时履带牵引力与打滑率特性,为进一步开发海底采矿车提供了设计依据和理论

基于声发射速率过程理论的岩石声发射特性研究

目前,国内外在建立声发射参数和力学参数间的定量关系的研究相对较少,前人提出的两种理论模型都是基于一定的假设条件给出的,并没有得到充分的试验证明.同时,没有很好的利用两种模型来评价岩石类材料的强度和损伤.本文首先在MTS试验系统上对灰岩进行单轴受压破坏全过程的声发射试验研究,分析了其声发射特征.其次在试验结果的基础上,给出了应用两种模型的拟合结果,从而检验了两种模型的有效性和适用性.最后,应用Dai和Labuz模型计算得到了灰岩的损伤变量值,通过比较计算结果来判断灰岩的强度及损伤程度,说明该模型在材料损伤和强度的评估方面有很好的应用前景

Study on Acoustic Emission Quietude-Omen Characteristic of Failure of Compressed Rock

通过岩石加载室内试验方法,测试了不同岩石破裂全过程的力学特征及其声发射特性,得到了岩石破坏全过程力学特性——岩石的全应力应变曲线、声发射事件累积数、声发射事件率等相关曲线及参数,研究了声发射事件数、事件率与应力水平、时间之间的关系。研究着重讨论了一次性加载过程中非脆性破坏的岩石在加载接近峰值强度时单位时间内的应力增长速度减小,也即这一阶段出现明显的耗时现象;并且在此阶段监测到的声发射事件率出现明显下降,出现声发射相对平静阶段。而对于脆性破坏岩石来说,这一阶段则基本不存在明显的"耗时"现象,声发射的监测也没有声发射相对平静期现象。结合室内试验,还对现场岩体失稳破坏声发射监测中的一些问题进行了总结和分析,为更好地应用声发射手段进行岩体稳定性现场监测预报提供了理论依据、方法和手段。Through indoor rock loading method, mechanical characteristics of acoustic emission properties of different rocks in their whole failure process are tested; the mechanical characteristics of the whole rock failure process are obtained, including the relevant curves and parameters such as whole stress-strain curves, number of acoustic emission events and acoustic emission event rate; and the relationships of the number and rate of acoustic emission event with the stress level and time are studied.The stress is laid on the decrease of stress increment in unit time when the stress strength is near to its peak value in one-time loading on non-brittle rock an evident time-consuming phenomenon occurs in this stage.In addition, the rate of the acoustic emission event monitored in this stage decreases obviously and acoustic emission quietude occurs.However, for brittle rocks, there is basically neither evident "time-consuming" phenomenon nor relative acoustic emission quietude in this stage.Combining with the indoor test, some issues in the monitoring of the acoustic emission in in-situ rockmass failure are summarized and analyzed, hereby providing a theoretical basis, method and means for the field monitoring and forecast of rockmass stability by means of acoustic emission.国家自然科学基金项目(编号:10572122);; 国家科技部社会公益项目(编号:2004DIB3J137

不同加载条件下岩石材料破裂过程的声发射特性研究

在刚性压力机上对岩石进行单轴全过程加载和加卸载试验,测试岩石材料在不同加载条件下受力变形过程的应力–应变、应力–时间–声发射事件累计值、应力–时间–声发射事件率关系曲线。在试验结果的基础上,分析了加载时岩石全过程声发射特性、加卸载时岩石在卸载和重复加载时的声发射特性。试验表明:在不同的应力水平进行人为卸载时在卸载过程中岩石都会产生明显的声发射;在应力水平低于峰值强度的50%时卸载后的重复加载过程中,在未达到前次加载应力水平之前时岩样的声发射事件数很少(事件率很小)或不产生声发射,即出现典型的Kaiser效应现象;而在超过60%峰值强度的应力水平卸载后的重复加载过程中则出现明显的声发射现象,即出现所谓的Felicity现象;在加载和加卸载试验中,岩石峰后破坏过程中都产生大量的声发射事件。试验还表明,对于具有中压突增型声发射特性的岩样,都有峰值前出现声发射相对平静期现象的特点

Optimization of picking mine microseismic P-wave arrival time and its application in reducing error of source locating

多通道微震监测系统采用的定位算法一般是基于P波到时与等速度模型,P波到时拾取的准确与否直接影响着定位精度的高低。然而由于地震波传播衰减与应用环境背景噪声的原因,参与定位的一些通道信噪比偏低,P波到时拾取的随意性较大,导致震源定位结果与实际震源位置相差较大,影响了在矿山的实际应用效果。简要介绍了震源定位方法并开发应用了基于小波理论的离散信号滤噪程序,通过对原始信号进行小波分解、给定阀值与重构处理后,提高了原始信号的信噪比,显著地提高了P波到时拾取准确度。结合某矿山特大采空区采场冒顶实例,应用基于小波理论的信号滤噪方法对信噪比偏低的通道进行了滤噪处理,重新优化拾取了P波到时。所得到的定位结果,与处理前相比,定位误差从47~94 M减小到14~23 M,大大提高了微震监测在矿山的实际应用效果。The locating algorithm of multi-channel microseismic monitoring system is generally based on the P-wave arrival time and equal velocity model.The P-wave arrival time directly influences the precision of positioning.However, due to the attenuation of earthquake wave propagation and background noise, some channels are involved in positioning with low SNR, and random picking of P-wave arrival time may lead to great positioning error and affect the actual application effect in mines.The source location method and application of the noise signal filtering procedure based on wavelet theory are introduced.According to the wavelet decomposition, given threshold and reconstruction of signal, the SNR of the original signals is enhanced, and the picking accuracy of the P-wave arrival time is significantly improved.Taking some roof collapse examples in a mine with outsize goaf, re-optimization of picking the P-wave arrivals time in low SNR channels improves the precision of positioning results from 47 ~ 94 m to 14 ~ 23 m, and the actual application effect in mines is greatly improved.国家科技部科研院所技术开发研究专项资金项目(2013EG215024); 国家科技支撑计划课题(2013BAB02B06

近地表上覆岩层直壁塌陷机理及稳定性分析

介绍了川口钨矿塌陷区岩层的地质条件、岩石的力学性质和工程地质调查与评价的结果;通过井下和地表现场调查和勘察测定,给出了井下采空区的边界范围和地表塌陷范围的对照图,分析了上覆岩层的塌陷特点,确定了采空区上覆岩层呈现典型的筒状直壁塌陷。根据采空区围岩和上覆岩层的节理裂隙发育程度不同,采用太沙基地压理论解释了采空区周边围岩和上覆岩层的力学作用机理和破坏特点,对太沙基理论进行了改进,并给出了力学分析图、推导了地压计算公式;进而采用极限破坏理论对不同开采跨度时上覆岩层的稳定性进行了分析和计算,并给出了在保证不产生筒形塌陷条件下、不同覆盖层厚度时的安全开采跨度和安全系数之间的量化关系

管棚保护下框架桥顶进工程高程控制分析

大直径管棚保护下直接顶进预制箱涵技术是近年来国内发展起来的一种全新的施工技术,但其难度大,理论发展不完善,可借鉴的经验少.依托南昌市新龙岗大道下穿向莆铁路工程,根据实际工程情况建立力学分析模型,计算框架桥下钢管的受力,并根据钢管的受力情况假定钢管为Winkler弹性地基梁,运用弹性地基梁理论建立钢管挠曲微分方程并求解该微分方程,从而计算出框架桥顶进过程中的钢管挠曲变形,进而确定顶进过程中框架桥高程偏差情况.理论分析表明,底排管棚的支撑和引导作用有助于框架桥推进,并能有效遏制框架桥\"栽头\"和\"抬头\"现象,对于现场工程施工具有很好的参考价值.福建省自然科学基金(2014J01208

三门峡铝矿巷道支护机理分析及工程实践

根据三门峡铝矿岩层特点及工程概况,研究复杂地质条件下巷道围岩特性,结合现场勘察试验情况,得出围岩的破坏成因,并阐述围岩支护结构的作用机理,借鉴国内外相关的支护经验,给出有针对性的支护方案,详细阐明支护方案的施工要点及其工艺过程,从而达到全面合理的评价效果

试论尾矿库安全监测的现状及前景

尾矿库作为矿山生产的重要元素,同时也是矿山的重大危险源和环境污染源。近年来,国内外尾矿库安全事故频频发生,且呈现不断上升的趋势,不但使企业经济蒙受损失,更对人民的生命财产安全与和谐的生态环境造成严重的危害,尾矿库的安全问题已经成为岩土工程防灾减灾的重要研究课题。本文论述了尾矿库的安全现状及其危害性,列举了国内外重特大尾矿库溃坝灾害的案例并对典型案例发生的原因进行了简要分析,说明了国内目前采用的几种尾矿库安全监测方法的原理、成效及其局限性,指出了实时全天候监测技术的必要性、特点以及所要面临的技术理论问题