[发明专利]基于微震监测的重力坝坝体裂缝超前预警方法

说明书

本发明提供了一种基于微震监测的重力坝坝体裂缝超前预警方法，其特征在于步骤如下：①圈定监测区域，布置传感器和爆破孔；②于不同时间点分别在各爆破孔中进行爆破，记录各次爆破产生的弹性波的起跳时刻，计算岩体平均等效波速；③通过微震监测系统对监测区域进行监测，测定监测区域产生的微震事件的震源位置及微震发生时刻，作出震源位置空间分布图，当微震事件的震源位置在监测区域的某一或某些局部区域聚集且呈现条带状或面状分布时，即发出重力坝坝体裂缝预警信号。本发明的方法可超前识别重力坝坝体产生裂缝的风险，有利于更好地保障水电站的安全建设与安全运营。

技术领域

本发明属于岩土工程领域，涉及一种基于微震监测的重力坝坝体裂缝超前预警方法。

背景技术

水电站是将水能转化为电能的综合工程设施，水电站枢纽包括挡水建筑物、泄水建筑物、进水建筑物、引水建筑物、平水建筑物、厂房枢纽建筑物等，其中挡水建筑物和厂房枢纽是水电站的重要组成部分。据统计，国内外水电站事故大多是拦水建筑物事故，也就是拦水大坝系统出现了问题。拦水大坝的种类包括混凝土重力坝、拱坝、土石坝、堆石坝以及拦河闸等。重力坝作为一种经济性和安全性都很好的大坝，在国内外得到了广泛地应用，例如，国内的刘家峡重力坝，国外的大狄克桑斯重力坝等。

随着筑坝技术的不断发展，高坝不断增多，这对坝体稳定性提出了更高的要求。进入20世纪80年代以来，碾压混凝土技术开始运用于重力坝建设，使重力坝所占比重不断上升。重力坝的坝体安全面临多重考验，例如，重力坝的坝体安全会受基岩和坝体材料参数不确定性以及地震等随机因素的影响。复杂地基上的高碾压混凝土重力坝在强震作用下的动力响应具有较大的不确定性，坝体在地震下的失效概率和体系可靠度的分析是目前的难点。坝体稳定性关乎人民生命财产安全，关乎国民经济效益。任何水工建筑物都不能保证万无一失，因此超前预报预警十分必要，对坝体破坏进行提前预报预警，有助于尽可能地减少不必要的损失。

现有技术主要采用垂线、引张线、视准线、激光准直以及常规测量等手段监测大坝坝体变形，也采用多点位移计、锚杆应力计来判别是大坝坝体否存在变形。虽然这些方法的操作较为简便，但是，它们只能在大坝坝体已经出现损伤后才能观测到变形信息，只能以宏观数据显示大坝本身是否存在损伤，无法识别大坝本身的潜在微破裂信息，也无法在大坝破坏之前给水电站建设及运行维护人员作出预警。

对于重力坝而言，坝体中心设有灌浆廊道以及交通检查廊道等，存在直角临空面，应力集中现象使得坝体中心位置的风险提高，因此，可利用重力坝坝体中心失稳作为重力坝坝体破坏的超前预警信号，若能基于此开发出重力坝坝体裂缝的超前预警方法，对于采用重力坝作为拦水建筑物的水电站的安全建设与运营将产生重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对服现有技术的不足，提供一种基于微震监测的重力坝坝体裂缝超前预警方法，以超前识别重力坝坝体产生裂缝的风险，从而更好地保障水电站的安全建设与安全运营。

本发明提供的基于微震监测的重力坝坝体裂缝超前预警方法，步骤如下：

①圈定重力坝坝体中心交通检查廊道围岩作为监测区域，将微震监测系统的传感器安装在监测区域的岩体上，传感器至少为4个，各传感器异面安装于不同高程，将各传感器与微震监测系统的采集仪相连，然后将所述采集仪与微震监测系统的主机部分连接；建立三维直角坐标系，测量各传感器的坐标，将第i个传感器的坐标记作(x_i,y_i,z_i)；在隧道内的岩体上设置至少1个爆破孔，测量各爆破孔孔底中心处的坐标，将第j个爆破孔孔底中心处的坐标记作(X_j,Y_j,Z_j)；

②在各爆破孔的孔底安装炸药，于不同时间点分别在各爆破孔中进行一次爆破，通过传感器记录各次爆破产生的弹性波的起跳时刻，将第j个爆破孔的爆破时刻记作t_j，将第j个爆破孔爆破后第i个传感器接收到爆破产生的弹性波的起跳时刻记作t_ji；