[发明专利]一种充填体破坏失稳前兆信息监测及预警方法

摘要

本发明公开了一种充填体破坏失稳前兆信息监测及预警方法，用于确定现场充填体监测区域，并进行编号，利用钻孔应力计和针式电极实时监测充填体应力和电阻率值，然后换算应力变化率和电阻率变化率，掌握其变化趋势，达到精确预警充填体破坏失稳。本发明适用于矿山充填开采、尾砂固结处置、土质边坡、矿山排土场等领域，实施简单、可靠度高、成本低、效果好，可以明确现场充填体的稳定状态，还可有根据地去调整灰砂配比，以显著地降低充填成本。

主权项

一种充填体破坏失稳前兆信息监测及预警方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据钻孔应力计的尺寸，垂直采场充填体暴露面实施钻孔，钻孔直径应比钻孔应力计尺寸稍大2～3mm，以便预留安装钻孔应力计空间；钻孔深度在3～5m，以便测量到充填体内部信息，施工完钻孔后需及时安装，以防塌孔；安装时，采用特制的安装导杆以确保钻孔应力计压力枕的受力面与充填体受力方向保持一致，钻孔应力计安装到位后，将安装导杆退出；然后，通过液压油泵给钻孔应力计压力枕施加初始压力，直到钻孔应力计压力枕与充填体完整接触，数显应力仪显示的应力达到恒定值时，停止加压；等待应力状态完全稳定后，记录此时数显应力仪的应力值并计为初始应力值σ0，以后通过数显应力仪分别测量充填体的应力值σt，并与前一次记录的应力值对比，得到充填体前后测量时间间隔的应力变化量，用来掌握充填体受力变化情况；(2)电阻率监测方向与应力监测方向保持一致，参照钻孔应力计安装步骤与方法沿充填体受力方向实施安装四个针式电极，针式电极间隔相等，为50～60cm，每个针式电极用铜导线与对应的电阻率采集主机的四个极点相联接，打开电阻率采集主机电源，电阻率采集主机自主开始记录充填体的电阻率,记初始电阻率为ρ0，并每次与应力测量同步，得到任意时刻的电阻率ρt，同样得到充填体前后测量时间间隔的电阻率变化量，以掌握充填体受载时的电阻率变化情况；(3)利用前后不同时刻监测到的应力值和电阻率换算成对应的应力变化量Δσ和电阻率变化量Δρ，然后利用应力变化量和电阻率变化量换算应力变化率和电阻率变化率其中，Δσ＝σt‑σt‑1、Δρ＝ρt‑ρt‑1；(4)预警过程如下：1)按照设计的要求实施为了安装钻孔应力计的钻孔和为了安装针式电极的钻孔；2)利用特制的安装导杆安装钻孔应力计，钻孔深度要达到现场充填体内部未受扰动区域，并按要求施加油压，保证数显应力仪畅通；3)利用特制的安装导杆安装针式电极，要求针式电极与钻孔应力计方向相同，并通过铜导线与电阻率采集主机接通；4)按照设计要求把应力监测网络和电阻率监测网络连接电脑，形成可实时进行应力和电阻率同步监测系统；5)通过监测系统，定期监测应力和电阻率数据，分析监测结果，应力变化量Δσ和电阻率变化量Δρ，换算应力变化率和电阻率变化率6)依据充填体受载应力变化和电阻率变化规律，充填体在达到峰值应力发生塑性屈服之前，应力随着时间而增高，电阻率变化随时间而降低，进入塑性屈服后，应力随着时间而降低，电阻率变化随时间而增高；当应力变化率处于正值和电阻率变化率处于负值，充填体处于受压阶段，还未达到塑性屈服峰值，充填体不会发生破坏失稳；当应力变化率处于负值和电阻率变化率处于正值时，充填体进入塑性屈服阶段，充填体内部新的裂纹发育、发展并连通导致破坏失稳；因而，可把应力变化率从正到负和电阻率变化率从负到正作为充填体破坏失稳的预警点。