[实用新型]用于岩体破裂微震测试的试验平台

说明书

技术领域

本实用新型属于工程地质微震监测技术领域，具体涉及一种微震传感器可重复使用的微震测试的试验平台。

背景技术

工程建设中的岩石(体)变形破坏，特别是岩爆动力灾害，会直接危及工程的安全建设，甚至会造成灾难性影响，因此对岩石(体)稳定性及岩爆动力灾害进行有效监测和预测，是工程安全建设的重要内容之一。微震作为无损监测的一种重要手段，被用于工程建设中的岩石(体)稳定性及岩爆动力灾害的监测与预测。

在地下工程围岩开挖建设过程中，为了对可能出现的围岩变形破坏和动力灾害进行准确预测，微震监测传感器需要在工程开挖前预先固定在被监测的围岩区域。利用微震技术准确确定可能发生围岩破坏和动力灾害的部位，微震传感器需呈三维空间分布的形式布置在被监测岩体周围，并且布置的传感器数量越多、分布越合理，监测效果相对越准确。为了实现对岩体开挖过程实时监测，需要在岩石(体)开挖前，利用钻机在石(体)中钻出监测孔，在监测孔中安装微震传感器。监测孔的深度取决于开挖的埋深和被监测范围，监测孔的深度随工程埋深、被监测范围增加而增加，有的监测孔深达几十米，甚至上百米。深度比较大的监测孔，通常需要使用多个微震传感器对监测孔的不同部位进行微震监测，且监测孔越深，安装的微震传感器越多，由于监测孔上下很难保证同心，孔壁面很难一直光滑，因此微震传感器的安装越困难。

微震传感器价格昂贵，为了在监测结束后将传感器取回，降低工程成本，工程中微震监测传感器现场的安装，通常采用直接将微震传感器放在监测孔中，依靠监测孔中残留的水作为岩体和传感器之间信号传输的介质，但该方法具有以下缺点：首先，监测孔方向必须向下，对于完全水平或向上有一定角度的监测孔，该方法不适用；其次，对于倾斜或向下的监测孔，需要岩体相对完整，监测孔内能将注入的水保持住而不沿监测孔中的裂隙流失，或者是从监测孔内向外有渗水，能确保传感器始终处于水中，但是现场实际情况却较难达到该要求；第三，水虽然可以作为信号传输的耦合介质，但水的密度较低，其传输效果不如直接与岩壁有效接触。第四，由于液体只能传输纵波，不能传输横波，而现场确定岩石破裂信号的位置通常又必须依靠横波信号，故该方法导致大量监测信号丢失，监测结果的可靠性大大降低。

为了确保安置在监测孔中微震传感器与监测孔壁之间有效耦合，有的在工程现场采用向监测孔内浇筑水泥，使传感器和岩壁浇筑为一个整体。该方法又有以下缺点：首先，浇筑后的传感器不可回收，导致经济成本高；其次，若浇筑后发现传感器无信号或信号不好，无法进行检查，为了确保监测效果，需要重新打孔和安装微震传感器，不仅费时费力，还导致经济成本过高；第三，向监测孔内注入水泥浆，因监测孔较深，不仅传感器安装部位的注浆效果难以保障，可能会出现传感器安装部位未能实现效注浆的情况，会导致传感器未与监测孔岩壁耦合而无监测信号，而且监测孔越深，浇筑的水泥凝固后的总收缩变形量越大，与水泥粘接在一起的信号传输线缆会因水泥收缩变形而承受拉力，导致不能有效传输信号；第四，监测孔内通常比较潮湿，浇筑后水泥浆凝固需要较长周期，会导致施工期限延长；第五，开挖过程中的炸药放炮，可能会出现注浆面与岩壁面松弛，导致被监测信号传输的有效性降低；第六、安装过程费时，费力，需要一系列专业注浆设备和注浆人员，需要大量人工。

工程应用中，也有采用简易固定装置，将微震传感器固定在一特定装置中，然后用刚性的不可活动的金属杆将微震传感器送至安装部位后进行固定，但存在以下缺点：首先，该方法通常只适用于深度较浅的监测孔，并且需要监测孔完全同心、孔壁光滑，但实际施工中这些要求难以保障；其次，安装装置尺寸大，只适用于直径较大的监测孔，导致监测孔成本高；第三，整个传输杆和安装结构在监测孔中是通过施加压力硬性插入到监测孔中，不仅摩擦力大，容易磨坏线缆或微震传感器，还容易在特定部位被卡到监测孔中，无法送至特定安装部位；第四，安装过程费时，费力，需要耗费大量人工。上述这些难题，导致微震传感器应用于深度比较大的监测孔中受到了限制。

因而，如何便捷、有效地将微震传感器安装在监测孔中，并使安装后的微震传感器有效与孔壁耦合，仍是目前现场监测和研究的难点，特别是需要采用多个微震传感器对不同部位进行微震监测的深监测孔，尤其如此。

发明内容

本实用新型针对现有技术的微震监测技术的现状与不足，旨在提供一种用于岩体破裂微震测试的试验平台，以解决微震传感器与监测孔有效接触耦合、回收重复使用和安装方便性的问题，提高微震监测的准确性，降低微震监测系统的使用成本。