一種用于監(jiān)測(cè)巖石試樣破壞多元前兆信息的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖石試樣破壞多元前兆信息檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于監(jiān)測(cè)巖石試樣破壞多元前兆信息的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在隧道修建過(guò)程中，當(dāng)穿越巖溶地區(qū)時(shí)會(huì)發(fā)生因巖體水力劈裂破壞導(dǎo)致的突水突泥災(zāi)害。為了減少災(zāi)害造成的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失，針對(duì)突水突泥災(zāi)害發(fā)生時(shí)巖體水力劈裂破壞前期的前兆信息進(jìn)行災(zāi)害的預(yù)測(cè)預(yù)警。因此研宄巖體水力劈裂破壞發(fā)生前表現(xiàn)出的不同前兆信息，通過(guò)對(duì)前兆信息的準(zhǔn)確捕捉與辨識(shí)，充分掌握前兆信息的演化規(guī)律，進(jìn)行有效預(yù)測(cè)預(yù)警。最終，通過(guò)監(jiān)測(cè)巖石試樣水力劈裂破壞多元前兆信息為研宄工程中發(fā)生突涌災(zāi)害提供理論基礎(chǔ)。
[0003]傳統(tǒng)巖石試樣破壞的信息監(jiān)測(cè)項(xiàng)目單一，難以實(shí)現(xiàn)多元信息的同步實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；因各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目單獨(dú)進(jìn)行，不能進(jìn)行各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的對(duì)比研宄，研宄各種信息間彼此的內(nèi)在影響與演化規(guī)律；同時(shí)缺少一套完整的多源信息數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的融合整理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有巖石破壞前兆信息監(jiān)測(cè)技術(shù)的不足，提出了一種用于監(jiān)測(cè)巖石試樣破壞多元前兆信息的系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法集聲發(fā)射、電阻率和滲壓監(jiān)測(cè)為一體，減少了試驗(yàn)次數(shù)，加強(qiáng)了試驗(yàn)過(guò)程中數(shù)據(jù)采集的精確性；同時(shí)滿足了對(duì)獲得數(shù)據(jù)的對(duì)比分析要求。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種用于監(jiān)測(cè)巖石試樣破壞多元前兆信息的系統(tǒng)，包括:巖石試樣、供水系統(tǒng)、滲壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電阻率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)；
[0007]所述數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)與滲壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電阻率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分別連接，所述滲壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電阻率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和供水系統(tǒng)分別與巖石試樣連接；
[0008]在單軸壓縮試驗(yàn)條件下，進(jìn)行巖石試樣水力劈裂實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)對(duì)滲壓監(jiān)測(cè)儀、聲發(fā)射監(jiān)測(cè)儀和電阻率監(jiān)測(cè)儀采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，生成同一坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)變化曲線并顯示。
[0009]所述的巖石試樣為圓柱體，底部鉆有進(jìn)水孔，供水系統(tǒng)中的壓力水通過(guò)巖石試樣底部的預(yù)留孔注入；壓力水通過(guò)進(jìn)水孔進(jìn)入巖石試樣內(nèi)部，試樣外表面不存在水的圍壓作用。
[0010]所述進(jìn)水孔的橫截面根據(jù)水量和水壓條件下的不同，設(shè)計(jì)成不同的橫截面。
[0011]所述的供水系統(tǒng)，帶有水壓監(jiān)測(cè)裝置，提供有壓水，水壓可調(diào)節(jié)范圍在O?lOMpa。
[0012]所述的滲壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括:滲壓監(jiān)測(cè)儀和滲壓傳感器，滲壓傳感器沿水平向埋設(shè)在試樣內(nèi)部，所述滲壓傳感器與滲壓監(jiān)測(cè)儀連接，所述滲壓監(jiān)測(cè)儀接入數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)中，用于監(jiān)測(cè)水力劈裂過(guò)程中滲壓的變化。
[0013]所述的電阻率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括:銅粉電極和電阻率監(jiān)測(cè)儀，所述銅粉電極布設(shè)在試樣的外表面，并與電阻率監(jiān)測(cè)儀連接，所述電阻率監(jiān)測(cè)儀接入數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)中，用于監(jiān)測(cè)試驗(yàn)電阻率的變化規(guī)律。
[0014]所述的聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括:監(jiān)測(cè)探頭和聲發(fā)射監(jiān)測(cè)儀，所述監(jiān)測(cè)探頭布設(shè)于試樣表面，并與聲發(fā)射監(jiān)測(cè)儀連接，所述聲發(fā)射監(jiān)測(cè)儀接入數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)試樣在水力劈裂破壞過(guò)程中聲發(fā)射信號(hào)的變化。
[0015]所述的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)包括:用于進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理與顯示的計(jì)算機(jī)；
[0016]用于進(jìn)行數(shù)據(jù)存取發(fā)的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取器和靜態(tài)隨機(jī)存取器。
[0017]一種用于監(jiān)測(cè)巖石試樣破壞多元前兆信息的系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟:
[0018](I)在巖石試樣的底部鉆孔，所述孔的截面積根據(jù)水量及水壓條件設(shè)定；
[0019](2)將滲壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電阻率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分別與巖石試樣連接，并將巖石試樣固定在單軸壓縮設(shè)備中；
[0020](3)將將滲壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電阻率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分別接入數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)中；
[0021](4)巖石試樣底部采用注水設(shè)備注入有壓水，在軸向力及有壓水的作用下進(jìn)行劈裂試驗(yàn)；
[0022](5)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，生成在同一坐標(biāo)系下的變化曲線并顯示。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:
[0024]本發(fā)明通過(guò)研宄巖體發(fā)生水力劈裂產(chǎn)生的前兆信息，研宄在突水突泥過(guò)程中巖體破裂多元前兆信息的變化特征，從而達(dá)到預(yù)警突水突泥災(zāi)害的目的，其具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025]1、試驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單易行，試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠；
[0026]2、有利于研宄巖石試樣在發(fā)生水力劈裂過(guò)程中多元前兆信息的同時(shí)采集，并進(jìn)行統(tǒng)一對(duì)比；
[0027]3、通過(guò)采用歸一化的軟件處理，達(dá)到在同一坐標(biāo)系下進(jìn)行各種采集數(shù)據(jù)的對(duì)比研宄；
[0028]4、采用計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)顯示，更加實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行預(yù)警信息的判別；
[0029]5、一次試驗(yàn)，達(dá)到了多種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的同時(shí)獲取，節(jié)省試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為本發(fā)明用于監(jiān)測(cè)巖石試樣破壞多元前兆信息的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明巖石試樣示意圖；
[0032]圖3(a)為本發(fā)明巖石試樣橫截面為1mmXlOmm的示意圖；
[0033]圖3(b)為本發(fā)明巖石試樣橫截面為1mmX 15mm的不意圖；
[0034]圖3(c)為本發(fā)明巖石試樣橫截面為1mmX 20mm的示意圖。
[0035]其中，1.計(jì)算機(jī)，2.數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，3.聲發(fā)射監(jiān)測(cè)儀，4.滲壓監(jiān)測(cè)儀，5.電阻率監(jiān)測(cè)儀，6.聲發(fā)射傳感器，7.銅粉電極，8.滲壓傳感器，9.有壓注水設(shè)備，10.巖石試樣，11.鉆孔?！揪唧w實(shí)施方式】:
[0036]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0037]一種用于監(jiān)測(cè)巖石試樣10破壞多元前兆信息的系統(tǒng)，如圖1所示，包括:巖石試樣10、供水系統(tǒng)、滲壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電阻率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)2 ;
[0038]數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)2與滲壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電阻率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分別連接，滲壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電阻率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和供水系統(tǒng)分別與巖石試樣10連接；在單軸壓縮試驗(yàn)條件下，進(jìn)行巖石試樣10水力劈裂實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)2對(duì)滲壓監(jiān)測(cè)儀4、聲發(fā)射監(jiān)測(cè)儀3和電阻率監(jiān)測(cè)儀5采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，生成同一坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)變化曲線并顯示。
[0039]所述的巖石試樣10結(jié)構(gòu)如圖2所示，試樣為圓柱體，尺寸為Φ50mmX 100mm，底部鉆孔11，孔深60_，孔的橫截面分別設(shè)計(jì)為1mmX 10mm、10_X 15mm、10_X 20_ ；
[0040]所述的供水系統(tǒng)，供水系統(tǒng)通過(guò)試樣底部的孔注入試樣，并帶有水壓監(jiān)測(cè)裝置，提供有壓水，水壓可調(diào)節(jié)范圍在O?1MPa ；
[0041]所述的滲壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括:滲壓監(jiān)測(cè)儀4和滲壓傳感器8