[发明专利]基于岩体声波信号的隧道地应力方向测试装置及方法

权利要求书

1.基于岩体声波信号的隧道地应力方向测试装置，其特征是：包括检波器固定装置、检波器、连接杆以及监控终端，所述监控终端与检波器通信连接；检波器固定装置用于将检波器按照设定的间距设置在连接杆上，以使得检波器在钻孔的不同深度位置收集信号。

2.如权利要求1所述的基于岩体声波信号的隧道地应力方向测试装置，其特征是：检波器固定装置包括检波器固定座、连接件和连接杆，检波器固定座与连接件固定连接，所述连接件与连接杆可拆卸连接。

3.如权利要求2所述的基于岩体声波信号的隧道地应力方向测试装置，其特征是：固定座设置为平板；

或者，连接件通过焊接、螺纹连接方式固定在固定座上。

4.如权利要求1所述的基于岩体声波信号的隧道地应力方向测试装置，其特征是：连接件为紧固件，包括压紧片和压紧螺栓，压紧螺栓连接压紧片通过紧固将压紧片固定在连接杆上。

5.如权利要求1所述的基于岩体声波信号的隧道地应力方向测试装置，其特征是：所述检波器固定装置设置有导向部，所述导向部与固定座固定连接，所述导向部与钻孔内壁相适应。

6.如权利要求5所述的基于岩体声波信号的隧道地应力方向测试装置，其特征是：导向部设置为球体；

导向部设置为弧形片，所述弧形片的曲率不大于钻孔的曲率。

7.如权利要求5所述的基于岩体声波信号的隧道地应力方向测试装置，其特征是：所述导向部与固定座之间设置连杆，所述连杆分别与导向部、固定座固定连接，用于将导向部与固定座之间设置间隔距离。

8.如权利要求1所述的基于岩体声波信号的隧道地应力方向测试装置，其特征是：检波器为无线检波器，通过建立无线网络与监控终端通信；

或者，连接杆设置为中空管。

9.基于岩体声波信号的隧道地应力方向测试方法，其特征是，包括如下步骤：

通过权利要求1-8任一项所述的装置将多个检波器设置在钻孔中的不同深度位置；

在钻孔周围对岩体施加振动信号；

获取钻孔中不同位置检波器接收到的声波信号，根据波速信号获得岩体的波速矢量；

对获得的波速矢量，通过椭圆回归方法进行椭圆拟合，获得最优椭球，进而获得检测区域的三维地应力方向。

10.如权利要求9所述的基于岩体声波信号的隧道地应力方向测试方法，其特征是：在距钻孔设定距离的上下左右四个点分别进行震源敲击，施加振动信号；

或者，通过椭圆回归方法进行椭圆拟合，获得最优椭球的方法为：对于获得到的声波信息，依据地应力与纵波速度的对应关系，通过椭圆回归方法对钻孔水平面和竖直面内波速进行椭圆拟合；最大相关系数的波速椭圆即为最优拟合椭圆，再将水平面和竖直面的声波椭圆合成声波椭球。