[发明专利]微震监测传感器安装罩及微震监测传感器的安装方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程领域，特别涉及一种微震监测传感器安装罩及微震监测传感器的安装方法。

背景技术

岩体在受到外界扰动应力的激励后，其内部会产生局部弹塑性集中现象，当能量积聚到某一临界值之后，就会引起岩体微裂隙的产生与扩展，微裂隙的产生与扩展伴随着弹性波或应力波的释放并在周围岩体中的快速传播，这种弹性波在地质上被称为微震。微震监测技术是通过布置在岩体区域的多个传感器记录岩石破裂释放出的震动波，对围岩损伤时空演化规律、损伤机制和微破裂的强弱等情况进行评价及研究的技术。微震监测技术广泛应用于矿山、石油、水电等工程领域。

微震监测时，现场传感器的安装质量是微震监测工作顺利开展的前提，为了保证微震监测设备能持续和准确地采集现场数据，要求传感器稳固地安装在指定位置，但随着现场工程施工进度的推进，为了满足监测需要，又需要及时挪动传感器的空间位置，而为了节约监测成本，往往需要对已安装的传感器进行回收利用。

目前，微震监测传感器的安装方法主要有两类。第一类方法是将传感器安装在岩体外部，即在岩体中打入锚杆，使锚杆尾部外露，将传感器捆绑在锚杆尾部，或者将传感器放入尾部带内螺纹孔的金属筒中，然后将其与锚杆尾部的外螺纹进行固定。将传感器安装在岩体外部的好处是传感器的回收方便，但由于工程施工环境复杂，安装在岩体外部的传感器容易被破坏，并且周围环境对传感器采集微震信号的干扰较为严重，不利于微震信号的精确采集。

第二类方法是将传感器安装在岩体内部，即首先在岩体上钻取钻孔，然后将传感器固定在钻孔的底部。将传感器固定在钻孔底部的方式有两种：一是将锚固剂附着在传感器头部的螺栓上，然后用安装杆将传感器送至钻孔的底部并使传感器与孔底原岩粘接在一起；二是为了保护传感器，将传感器装在金属壳体内，然后再用安装杆将附着有锚固剂的金属壳体送到钻孔的底部并使其与孔底原岩粘接在一起。虽然该方法能减小施工现场对微震监测的干扰和最大程度地避免传感器被破坏，但是该方法仍然存在以下不足：(1)钻孔孔壁或钻孔的底部残留的岩屑、灰尘容易造成传感器与原岩的粘接不稳固，在微震监测过程中，受现场施工震动的影响，部分传感器可能会脱落；(2)在岩体内部水体富集的情况下，钻孔往往是岩体内水体的出溢处，导致传感器处于潮湿环境中，而潮湿环境容易造成锚固剂失效，进而造成传感器脱落。传感器的脱落会造成监测数据失真，影响微震监测的准确性；(3)由于传感器或装有传感器的壳体是粘接在孔底的原岩上的，因此在回收传感器时需要借助外力使其与孔底原岩脱离，不但操作不便，而且费时费力；并且借助外力回收传感器容易造成传感器断裂，当传感器与孔底原岩直接粘接时，该问题尤为突出，有时甚至会出现传感器无法回收的情况，而传感器在回收过程中损坏或传感器无法回收，将造成较大的经济损失，导致微震监测的成本过高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微震监测传感器安装罩及微震监测传感器的安装方法，以提高微震传感器安装的稳定性、简化微震传感器的回收操作和避免传感器在回收过程中被损坏。

本发明所述微震监测传感器安装罩，包括圆筒形罩体，罩体的一端设有至少4片弹性片，各弹性片环绕罩体的端部均匀分布形成一喇叭形部段，罩体的另一端设有带孔口的端盖。

上述微震监测传感器安装罩中，所述弹性片为不锈钢弹性片。不锈钢弹性片的弹性应保证将安装罩连通其内部的传感器稳定地固定在钻孔中，具体弹性片的厚度、数量根据工程实践中传感器的大小、钻孔的孔径、钻孔的倾斜角度而定。所述弹性片的形状为梯形或者矩形。

上述微震监测传感器安装罩中，所述安装罩的总长度L₀与传感器本体的长度L_s相同，安装罩罩体的长度L₁为安装罩总长度L₀的安装罩罩体的内径Φ_1i大于传感器本体的直径Φ_s，所述安装罩的弹性片呈发散状，各弹性片的自由端位于同一圆的圆周上，各弹性片的自由端所在圆的直径Φ₂大于待安装传感器的钻孔的孔径Φ_b。

上述微震监测传感器安装罩中，所述安装罩的各弹性片的自由端所在圆的直径Φ₂为待安装传感器的钻孔的孔径Φ_b的1.2～1.5倍。

上述微震监测传感器安装罩中，所述弹性片的数量优选为4～12片。

上述微震监测传感器安装罩中，所述安装罩罩体的内径Φ_1i比传感器本体的直径Φ_s大1～4mm。