[发明专利]基于微震监测的拱坝坝身裂缝超前预警方法

摘要

本发明提供了基于微震监测的拱坝坝身裂缝超前预警方法，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，即发出拱坝坝身裂缝预警信号。本发明的方法可超前识别拱坝坝身产生裂缝的风险，有利于更好地保障水电站的安全建设与安全运营。

主权项

1.基于微震监测的拱坝坝身裂缝超前预警方法，其特征在于步骤如下：①圈定拱坝坝肩围岩作为监测区域，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(xi,yi,zi)；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(Xj,Yj,Zj)；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tj，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tji；根据第j个爆破孔与各传感器之间的距离，以及速度和时间的关系，对应于每一个爆破孔，根据两点距离公式列出下列方程式(1‑1)～(1‑i)：…分别将第1,2,…,j个爆破孔的坐标、相应的爆破孔爆破的爆破时刻、以及相应的爆破孔爆破后第i个传感器接收到爆破产生的弹性波的起跳时刻的值代入式(1‑1)～(1‑i)之一，即可分别求解出岩体等效波速，记作v₁,v₂,…,v_j，然后计算岩体平均等效波速v，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，实时统计监测区域发生的微震事件的震源位置并将震源位置标示于三维直角坐标系中，得到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，即发出拱坝坝身裂缝预警信号；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的方法如下：假设微震事件的震源的坐标为(Xk，Yk，Zk)，微震发生的时刻为tk，定义tki为第i个传感器接收到微震事件产生的弹性波的起跳时刻，根据微震事件的震源与各传感器之间的距离，以及速度和时间的关系，根据两点距离公式列出下列方程式(2‑1)～(2‑i)：…联立式(2‑1)～(2‑i)中的至少4个方程，代入岩体平均等效波速v、各传感器的坐标、以及各传感器接收到微震事件产生的弹性波的起跳时刻的值，即可解出微震事件的震源的坐标(Xk，Yk，Zk)和微震发生的时刻tk。