[发明专利]一种基于微震监测的地下工程岩体锚注效果的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于微震监测的地下工程岩体锚注效果的检测方法。

背景技术

近年来，国家一方面对交通、水利水电等基础性工程持续加大投入，另一方面为了缓解地面空间利用越发紧张的严峻形式，也相继加大了对城市地下空间的开发力度；同时由于煤炭等矿产资源开采强度和深度的增加，使得对地下工程岩体稳定性提出了更高的要求。锚注技术在提高岩体强度和完整性，发挥支护构件承载能力和控制岩体变形等方面具有显著优势，因此在上述地下工程岩体加固得到了广泛的应用。

目前关于锚注效果检测多是单因素、定性检测，主要采用钻孔电视、表面位移收敛等手段，而钻孔电视需要在开挖后的岩体进行钻孔等二次人为破坏，表面位移收敛对洞室整体断面变形监测不足，这些缺陷均导致了对锚注效果检测的不准确、不合理。

微震监测技术在岩体破裂能量检测方面精度高，且不需要对开挖后的岩体进行二次人为破坏，近年来被越来越多的应用于岩爆、突水突泥、冲击地压预测等地下工程领域，但是在岩体锚注效果检测中未见相关报道。利用微震监测技术，采集并处理地下工程岩体开挖过程中岩体破裂能量，同时结合支护构件无损检测、断面收敛等监测手段，可以较为全面、科学定量的对锚注效果进行检测。

传统的对地下工程锚注效果的检测方法具有以下缺点：

1、需要对岩体进行钻孔等二次人为破坏，增加了对岩体的扰动破坏；

2、对洞室整体断面变形监测不足，导致了对锚注效果检测的不准确、不合理；

3、需要辅以室内试验才能确定工程的锚注质量效果，测定周期长，过程繁琐，影响施工进度。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种多因素、定量的基于微震监测的地下工程岩体锚注效果的检测方法。

通过引入微震监测技术，实时获取岩体破裂能量分布情况，结合无损检测、断面收敛监测等手段，建立起地下工程岩体锚注效果综合定量检测指标，填补了在无人为破坏方面地下工程岩体锚注效果检测方面的空白，完善了锚注效果检测体系。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：。

一种基于微震监测的地下工程岩体锚注效果的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：选择相应的工程岩体，沿岩体开挖方向不分先后次序的分别进行非锚注支护Z1试验和锚注支护Z2试验，利用微震监测仪器，确定两种支护方式中各自支护段的岩体等效扰动距离和岩体等效破裂距离；

步骤2：利用无损检测仪器，分别获取两种支护方式各自支护段的支护构件等效利用率和支护构件失效率；

步骤3：采集统计不同的围岩稳定状态下相应区域的洞室断面平均收敛面积；

步骤4：基于非锚注支护段和锚注支护段的所述岩体等效扰动距离、所述岩体等效破裂距离、所述支护构件的等效利用率、所述支护构件的所述失效率、所述洞室断面平均收敛面积，确定相应的反映锚注支护段相对于非锚注支护段锚注效果的参数分析值；

步骤5：将所述参数分析值利用权重分析法，建立锚注效果综合定量检测指标，根据所检测的锚注效果，指导现场锚注工作。

上述步骤1-步骤3不分先后顺序。

所述步骤1中，沿所述岩体开挖面分别进行所述非锚注支护试验和所述锚注支护试验，完成一种支护试验之后进行另一种支护试验。

所述步骤1中，所述岩体等效扰动距离的确定方法为：利用所述微震监测仪器，根据微震能量分布情况，确定开挖过程中的扰动形成区、扰动发展区和扰动降低区，所述扰动形成区、所述扰动发展区、所述扰动降低区各自沿开挖方向的水平长度的加权平均值，即为所述岩体等效扰动距离。

所述扰动形成区为沿开挖方向的开挖面至岩体破裂能量峰值位置的区域，所述扰动发展区为岩体破裂能量峰值位置至岩体破裂能量为10²J的区域，所述扰动降低区为岩体破裂能量10²～0J的区域。

所述步骤1中，所述岩体等效破裂距离的确定方法为：利用所述微震监测仪器，根据微震能量分布情况，确定开挖过程中的严重破裂区、中等破裂区和一般破裂区，所述严重破裂区、所述中等破裂区、所述一般破裂区各自的边界最远位置至开挖断面边界距离的加权平均值，即为所述岩体等效破裂距离。

岩体破裂能量大于10⁴J为高等级能量区、对应严重破裂区，岩体破裂能量10⁴～10²J为中等级能量区、对应中等破裂区，岩体破裂能量10²～0J为低等级能量区、对应一般破裂区。