[发明专利]精确定位模拟断层形成后传感器位置及修正应力的方法

说明书

本发明提供了一种精确定位模拟断层形成后传感器位置及修正应力的方法，涉及室内模拟试验监测技术领域，步骤包括：A.利用断层模拟装置进行相似材料模拟断层的试验，沿相似材料的水平方向和竖直方向分别设置移动轨道，移动轨道上设置移动接收器，应力传感器上沿直线布置2‑3个发射器；B.铺设相似材料，将多个应力传感器埋设在相似材料中；C.断层模拟装置的侧向加载装置挤压相似材料，形成断层，记录应力传感器的监测数据；D.确定应力传感器的角度和位置，修正应力传感器的监测数据。该方法解决了相似材料模拟断层试验中应力传感器位置难以确定的技术问题，还具有定位精确，操作简便等优点。

技术领域

本发明涉及室内模拟试验监测技术领域，尤其是一种精确定位模拟断层形成后传感器位置及修正监测应力的方法。

背景技术

煤炭开采主要以井工开采为主，大多是在地下施工，不可避免的会穿越各种类型的断层。由于断层会切割地层而破坏其连续性及完整性，形成断层带破碎区，使周围岩体应力、位移及破坏形态产生较大差异；所以在断层尤其是较大断层附近进行施工时，工程扰动和断层的叠加作用可能引起断层附近岩体响应特征与完整岩体不同，并且还会诱发工程地质灾害。近断层煤炭资源开采面临着各种重大灾害，如矿震、顶板冒落、冲击地压等，这些灾害发生的根本原因在于采矿活动破坏了断层附近岩层的平衡状态。为了认识断层与采矿工程相互作用下区域岩体的应力、变形、破坏演化规律，防治相关灾害的基础，进行相似材料模拟试验。

构造物理模拟实验，如中国专利CN201910274040.8，构造物理模拟实验是研究地质构造的一种重要而且有效的方法。地质构造模拟中所用的构造模拟实验装置是根据相似性原理，通过运动和力来控制实验模拟进行变形实验，模拟或反演断层等地质成因的设备。设备主体多采用砂箱等实验容器，通过在砂箱内铺设多层不同数目的实验材料来模拟构造形成过程。在模拟实验中，应力传感器水平铺设、埋藏在实验材料内部，主要用来监测上覆岩层的应力。断层的形成，主要通过侧向加载装置施加力，从而促使实验材料运动形成断层。

由于在相似材料模拟实验中需要使用大量的应力传感器，应力传感器在试验材料运动的过程中部分会发生旋转运动，发生偏转运动的应力传感器不能准确反应监测数据，若逐个传感器确定其位置和角度则不能保证准确性，并且逐个确定的过程也很复杂，为此需要确定模拟断层形成后的各个应力传感器位置，并对应力监测参数进行修正。

发明内容

为方便确定相似材料模拟实验中各个应力传感器，在模拟断层形成后的准确位置和翻转角度，并准确确定应力监测的水平应力和垂直应力，本发明提供了一种精确定位模拟断层形成后传感器位置及修正应力的方法，具体技术方案如下。

一种精确定位模拟断层形成后传感器位置的方法，使用断层模拟装置进行相似材料模拟断层的试验，沿相似材料铺设的水平方向和竖直方向设置移动轨道，水平方向的移动轨道和竖直方向的移动轨道在同一平面内，移动轨道上设置接收器，在应力传感器上沿直线布置2-3个发射器；步骤包括：

A.确定相似材料模拟断层试验的实验材料，以及断层的位置和应力传感器的数目、安装位置；

B.铺设实验材料，并将多个应力传感器埋设在模拟顶板处，以及模拟断层相邻的位置；

C.断层模拟装置的侧向加载装置挤压相似材料，形成断层，记录应力传感器的监测数据；

D.通过接收器确定多个应力传感器的角度和位置。

优选的是，接收器沿移动轨道往复运动，接收器的最小移动速度为0.05mm/s；所述移动轨道上设置有刻度尺。

优选的是，建立以水平方向的移动轨道为X轴，以竖直方向的移动轨道为Y轴；应力传感器上的发射器均分布在X轴和Y轴确定的平面内。

优选的是，当应力传感器上设置2个发射器时，发射器分别设置在应力传感器的两端；当应力传感器上设置3个发射器时，发射器分别设置在应力传感器的两端和终点处。