第九章 岩体工程监测技术ppt课件.ppt

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1、第九章 岩体工程 监测技术,中南大学岩石力学与工程研究所,唐礼忠,9.1监测目的与监测内容,9.2 边坡岩体监测技术,9.3 坑洞围岩监测技术,9.4 地震监测,一、监测目的,9.1监测目的与监测内容,（1）岩体活动规律，为采取岩层控制措施提供依据,（2）岩体稳定性评价与安全预报；,（3）评价已采用的地压控制措施的合理性；,（4）岩体破坏事例的反分析，开展理论研究。,二、监测内容,依据监测目的和监测对象而定。,基本监测参数：,力学参数：,应力（压力）,变形（位移）,地球物理参数：,地震波,电阻率,电磁波,地质物理环境参数：,岩体结构,地下水,9.2 边坡岩体监测技术,目的：,边坡稳定性评价与破

2、坏预报，以及反分析。,内容：,地面和岩体内部位移监测；边坡岩体内水压监测。,一、表面位移监测,1）地面位移观测,采用工程测量的方法观测边坡面上测点的位移及其随时间的变化。经纬仪、水准仪或全站仪、激光测距仪,布置测网或针对某些特定位置,9.2 边坡岩体监测技术,地面监测示例,9.2 边坡岩体监测技术,地面监测示例,相对水平位移和垂直位移,测量：,2）裂缝监测,简易量具或专门仪器,二、岩体内部位移监测,破坏范围,滑动面,安全预测,变形分布,1、监测目的,2、监测仪器,测点,（1）布置,1）多点位移计,水平位移,测量边坡体水平位移,测定滑移体/滑移面位置,可重复使用多点位移计,测量：水平位移,（2）

3、仪器示例,1）多点位移计,a.固定式倾斜计,2）倾斜仪,侧斜仪结构图,安装,（1）仪器示例,b.移动式倾斜计,垂直位移和水平位移,测量：,2）倾斜仪,（2）布置,0,u,0,v,z,z,三、水压监测,使用最广的边坡水压监测技术是立管式水压计。,当不能使用立管式小压计时，可用气动式水压计作为替代仪器。,2）气动式水压计：,1）立管式水压计：,9.3 坑洞围岩监测技术,一、围岩压力量测,量测内容：,量测围岩对支护结构、人工矿柱以及充填体的压力及其空间分布及随时间的变化规律，,从而分析判断控制地压的工程设施的工作状态及稳定性。,目的：,1、弦测法：,钢弦压力盒配频率仪。,仪器：,压力盒,工作原理,2

4、、 扁千斤顶法：,直接读取压力值,仪器布置：,位于支护结构与围岩相互作用界面上，或矿柱内部,二、围岩应力量测,了解围岩应力分布状态，围岩应力变化规律，作为评价和分析坑道围岩稳定性的依据。,目的：,钻孔振弦应力计原理:,二、围岩应力量测,了解围岩应力分布状态，围岩应力变化规律，作为评价和分析坑道围岩稳定性的依据。,目的：,振弦式应力计安装工具组装,三、围岩变形和位移量测,1、 围岩表面相对位移量测,量测巷道围岩表面位移，分析一些重要巷道的稳定性，检验巷道支护设计的可靠性及支护效果。,目的：,2、 围岩内部位移量测,大多采用钻孔多点位移计,可与收敛计结合使用,2、 围岩内部位移量测,大多采用钻孔多

5、点位移计,可与收敛计结合使用,-670m水平53线多点位计各测点位移-时间曲线,9.4 地震监测,一、监测目的,（1）通过实时掌握岩体活动状态和岩体稳定性、圈定潜在危险性区域，为实施地压破坏与岩爆控制措施提供依据，即指出实施局部解危措施的必要性、位置和时机，增强控制的针对性和控制效果。,（2）通过连续监测和实时分析，实现大规模地压破坏与岩爆预报，为井下采矿人员与设备的撤离危险区提供安全预警。,（3）通过岩层活动规律与地压破坏及岩爆特征的分析，评价已采用的岩爆控制措施的有效性，这不仅包括局部或简单的某项支护措施的有效性，甚至包括采矿工程布置、开采顺序和采矿方法及结构参数的合理性。,（4）通过对监

6、测数据和岩爆事例的反分析，研究岩爆机理和成因、改进或提出岩爆控制措施、建立岩爆预测模式、方法与判据，发展岩爆控制和预测的理论与实用技术。,检测岩体破坏产生的弹性波/地震波,定量地震学计算,数据可视化,地震活动/地压活动区分布分析,安全预测预报,二、岩体工程地震检测与分析,三、示例,冬瓜山铜矿微震监测系统,三、示例,冬瓜山铜矿微震监测系统,冬瓜山铜矿岩爆与地压监测系统,三、示例,冬瓜山铜矿微震监测系统,三、示例,冬瓜山铜矿微震监测系统,传感器网络,中南大学-资源与安全工程学院,A.1运用定量地震学理论计算地震参数,1、地震事件震源定位,中南大学-资源与安全工程学院,A.1运用定量地震学理论计算地

7、震参数,2、震源机理及震源参数确定,地震矩M,频域中的反演：,角频率；地震势；事件大小；释放的能量；,采场回采活动会诱发较大范围的地震活动。,中南大学-资源与安全工程学院,A.2开采诱导地震时空聚集特征,不同时段不同空间地震事件震源空间分布,溜井掘进和采场顶底板的采准活动只在其近邻围岩内产生地震活动，与采掘活动相当敏感；,A.3开采诱导地震视应力和位移特征,中南大学-资源与安全工程学院,式中：,-标量地震矩；,-剪切模量；,E -地震能量。,地震事件的地震视应力和位移概念及其计算公式,震源处应力释放水平表示的应力称为视应力,。,。,-震源半径，,-Brune模型角频率；,V -震源体积。,式中

8、：,；,根据双力偶剪切位错震源模型，可得沿剪切面的平均滑移位移,A.3开采诱导地震视应力和位移特征,中南大学-资源与安全工程学院,-730m水平面上应力与位移分布,不同时间段不同平面上视应力等值线图和位移云图,变形局部化,应力集中,A.3开采诱导地震视应力和位移特征,中南大学-资源与安全工程学院,变形局部化,-760m水平面上应力与位移分布,应力集中,不同时间段不同平面上视应力等值线图和位移云图,A.3开采诱导地震视应力和位移特征,中南大学-资源与安全工程学院,垂直盘区矿柱、沿52-6# 采场剖面,2006年8月1日9月30日剖面上视应力与位移分布,破坏区,地震位移,地震视应力,破坏区,利用时间序列预测岩体破坏,岩爆机理研究/预测,成核区与围岩区刚度比（时间步距：2个月）,成核区刚度与围岩区刚度指标（时间步距：2个月）,岩爆预测的矿山地震刚度理论与方法,岩爆,利用时间序列预测岩体破坏,岩爆机理研究/预测,基于岩石非稳定的地震能量指数与视体积关系预测岩石破坏性态/岩爆,非稳定破坏/岩爆,谢谢!,