[发明专利]一种断层构造应力的监测装置和方法

摘要

本发明涉及一种断层构造应力监测方法及监测装置，其中所述断层构造应力监测方法包括安装应力传感器、预制断层、施加载荷、确定断层失稳临界应力、理论值与实验值对比分析和获取断层失稳前兆信息；所述断层应力监测装置包括断层相似模拟试验平台和断层应力传感器。本发明通过垂直安装于断层面上的应力传感器，监测断层面上的正应力和剪应力；通过构建断层力学模型，计算断层面上正应力和剪应力与水平载荷和垂直载荷之间的函数关系，分析实验值和理论值之间的误差，确定断层失稳时的临界应力值，为岩土工程和采矿工程学科领域中研究断层滑动失稳诱发岩爆和冲击地压等动力灾害提供理论基础和实验数据支撑，为预测和防治动力灾害的发生提供前兆信息。

主权项

一种断层构造应力的监测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，安装应力传感器：将应力传感器(1)通过连接线固定在断层监测相似模拟试验平台的第一固定端(2)和第二固定端(3)之间；步骤2，预制断层：在断层监测相似模拟试验平台上铺设相似模拟材料，按照预制断层面的位置分左右两部分铺设，形成断层(4)，并使所述断层(4)与所述应力传感器(1)相互垂直，待相似模型铺设完毕后，将应力传感器(1)调零；步骤3，施加载荷并监测应力：通过断层监测相似模拟试验平台的载荷施加装置向步骤2中制备的带有断层的相似模型进行分级逐步施加水平载荷和垂直载荷，应力传感器(1)监测得到不同的载荷下的断层(4)处的正应力和剪应力，并将其传送至应力监测仪中；步骤4，监测断层失稳临界应力：随着步骤3中施加的水平载荷和垂直载荷的逐渐增大，相似模型的变形也随之不断增大，直至预制断层发生滑动失稳，应力传感器(1)监测得到滑动失稳时断层(4)处的正应力和剪应力，并将其传送至应力监测仪中；步骤5，理论值与实验值对比分析：根据静力学原理，构建断层力学理论模型，推导断层面上正应力σ和剪应力τ与水平载荷qx和垂直载荷qy之间的函数关系，并将由该函数关系确定的应力曲线绘制到计算机中；步骤6，分析断层失稳前兆信息：使用应力监测仪将步骤3和步骤4中得到实验数据与步骤5中构建的断层力学理论模型进行对比分析，确定断层失稳时的临界应力值，为预测断层滑动失稳提供前兆信息。