[发明专利]一种用于岩体裂隙分布检测的三维磁场扫描系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于岩体裂隙分布检测的三维磁场扫描系统，包括用于对岩体的裂隙进行注浆的注浆装置、用于对注浆后的岩体进行磁场扫描的三维磁场扫描装置和用于控制三维磁场扫描装置运动的控制装置。本发明还公开了一种用于岩体裂隙分布检测的三维磁场扫描方法，包括以下步骤：步骤一、配制浆液；步骤二、对岩体进行注浆和三维磁场扫描；步骤三、结果分析。本发明采用含不同磁石粉质量分数的浆液对岩体进行多次重复注浆，满足岩体内部不同大小、不同方向和不同孔隙的裂隙，通过磁感应探头对岩体进行磁场扫描，得到岩体中的磁场强度和磁场方向信息，从而得到岩体的裂隙分布，适用于工程现场，使用操作方便。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种用于岩体裂隙分布检测的三维磁场扫描系统及方法。

背景技术

岩石是一种复杂的天然材料，其内部富含各种随机分布的微裂隙、节理等各种损伤，它表现出非连续性、非均质性和各向异性等。岩体是由岩石组成的不连续介质，裂隙大量存在于天然岩体中。在面对复杂的实际工程中如地质、矿业以及一些地下工程中，常常因为岩石内部的缺陷使利用理想化模型计算出的岩石损伤与实际相差甚远。岩体的结构面、缝隙、裂隙将工程岩体切割，使得工程岩体整体性降低，工程稳定性也随之降低，对工程稳定及安全具有重要影响。对岩体裂隙进行准确探测对于工程设计、施工、运营及安全运行具有重要意义。因此，岩体内部裂隙分布的精准探测一直是工程中的重大难题之一。CT扫描方法作为一种行之有效的技术已经在岩体裂隙探测中进行了应用，但其成本太高，难以实现工程现场应用。

磁性材料，是古老而用途十分广泛的功能材料，而物质的磁性早在3000年以前就被人们所认识和应用，现代磁性材料已经广泛的用在我们的生活之中，磁性材料与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。磁性材料是指由过度元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。磁法勘探是物探方法中最古老的一种，20世纪80年代开始，高精度磁性检测应用于油气勘探、煤田勘探、工程勘探、军事等，发展成熟。

在岩矿物中﹐只有磁铁矿﹑钛磁铁矿﹑磁黄铁矿和磁赤铁矿等少数矿物具有强磁性，大多数岩矿物本身不具有磁性，因此﹐通过对岩矿物的裂隙注入磁性材料，来进行岩体裂隙探测，具有可行性，但是目前还没有形成一套完整的实验系统，因此需建立一套基于磁性检测的岩体裂隙探测系统，完善和扩充岩体裂隙的扩展规律，为工程注浆等方面提供可靠依据，提高注浆精度，减少消耗，保证实际工程的安全生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于岩体裂隙分布检测的三维磁场扫描系统，其结构简单、设计合理，采用含不同磁石粉质量分数的浆液对岩体进行多次重复注浆，满足岩体内部不同大小、不同方向和不同孔隙的裂隙，通过磁感应探头对岩体进行磁场扫描，得到岩体中的磁场强度和磁场方向信息，从而得到岩体的裂隙分布，适用于工程现场，使用操作方便。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于岩体裂隙分布检测的三维磁场扫描系统，其特征在于：包括用于对岩体的裂隙进行注浆的注浆装置、用于对注浆后的岩体进行磁场扫描的三维磁场扫描装置和用于控制三维磁场扫描装置运动的控制装置，所述注浆装置包括注浆泵和多个分别储存有不同质量分数磁石粉的浆液的储浆瓶，所述储浆瓶和注浆泵通过连接管连接，所述注浆泵通过注浆管与岩体上的注浆孔连接，所述三维磁场扫描装置包括磁感应探头以及用于实现磁感应探头在X方向、Y方向和Z方向上移动的移动单元。

上述的一种用于岩体裂隙分布检测的三维磁场扫描系统，其特征在于：所述移动单元包括X方向滑轨、Y方向滑轨、Z方向滑轨和用于安装所述X方向滑轨的滑轨平台，所述X方向滑轨上滑动设置有X方向滑块，所述X方向滑块与Y方向滑轨固定连接，所述Y方向滑轨上滑动设置有Y方向滑块，所述Y方向滑块与Z方向滑轨固定连接，所述Z方向滑轨上滑动设置有Z方向滑块，所述Z方向滑块固定连接有连接杆，所述磁感应探头与连接杆转动连接。