CN109085645B - 一种基于微震监测的裂隙岩体劈裂注浆扩散范围的识别方法 - Google Patents
一种基于微震监测的裂隙岩体劈裂注浆扩散范围的识别方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109085645B CN109085645B CN201811093560.0A CN201811093560A CN109085645B CN 109085645 B CN109085645 B CN 109085645B CN 201811093560 A CN201811093560 A CN 201811093560A CN 109085645 B CN109085645 B CN 109085645B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grouting
- microseismic
- splitting
- rock mass
- grout
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 56
- 239000011440 grout Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 3
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 7
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
- G01V1/288—Event detection in seismic signals, e.g. microseismics
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
- G01V1/30—Analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
- G01V2210/10—Aspects of acoustic signal generation or detection
- G01V2210/12—Signal generation
- G01V2210/123—Passive source, e.g. microseismics
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
- G01V2210/10—Aspects of acoustic signal generation or detection
- G01V2210/14—Signal detection
- G01V2210/142—Receiver location
- G01V2210/1429—Subsurface, e.g. in borehole or below weathering layer or mud line
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
本发明属于裂隙岩体注浆工程技术领域，公开了一种基于微震监测的裂隙岩体劈裂注浆扩散范围的识别方法。注浆时，浆液随注浆压力加载在岩体裂隙内流动扩散，扩散应力作用于裂隙内壁使裂隙岩体产生损伤破坏，导致岩体产生能量释放，尤其对于高压劈裂注浆，能量释放密集、微震事件明显，利用微震监测系统捕捉、识别能量释放点并结合试验取样判定优劣事件，实现对浆液扩散与影响范围的实时标定，利于注浆作业的实施。本发明能够实现对注浆工程中浆液扩散及其影响范围的确定，实现注浆技术在广泛领域的安全、高效、低成本化应用。
Description
技术领域
本发明属于裂隙岩体注浆工程技术领域，浆液在裂隙内实现劈裂注浆过程中，识别浆液流动扩散路径、劈裂扩散范围的方法，尤其涉及一种基于微震监测的裂隙岩体劈裂注浆扩散范围的识别方法。
背景技术
地质工程中由于裂隙的存在，改变了原有岩体各类性质包括渗透性、抗压强度、抗剪强度、抗拉强度，而增强裂隙岩体强度、降低岩体渗透性能采用的基本方法就是利用具有一定粘度、流动性、固化性能的浆液注入至裂隙岩体中，即注浆技术，且由于岩体中裂隙网络的非贯通性，低压条件下浆液入渗效果较差，注浆的封堵、加固作用不能满足生产需求，需要利用高注浆压力实现浆液在非贯通裂隙间的劈裂贯通流动，从而扩大浆液影响范围。
扩散半径作为评价注浆效果的主控因素，及时把握浆液的扩散范围是极为重要的。但裂隙岩体深埋于地层中，且裂隙网络是复杂的，注浆浆液在岩体裂隙内的流动扩散是极其隐蔽的，浆液的扩散流动可直观观测难度极大。当前在实际现场工程中，缺乏监测识别浆液在裂隙岩体中的扩散流动方法，缺乏对浆液扩散形状大小及影响范围的直观显示方法。
发明内容
针对目前裂隙岩体注浆工程所存在的问题，对监控裂隙岩体内浆液流动路径及扩散范围提出了解决办法，提出了一种基于微震监测的裂隙岩体劈裂注浆扩散范围的识别方法，其目的是提供一种能够捕捉现场工程中浆液扩散特征的技术，尤其是针对现在广泛应用的劈裂注浆这一技术前提，掌握浆液扩散过程中的岩体劈裂损伤、浆液的“填充”机理，进一步掌控压力注浆所带来的劈裂“正负”影响规律，指导注浆技术在各个领域内的广泛应用，同时能够借助这个方法，为以后实现对现场注浆的智能化测控做好准确地分析基础。
为实现上述目的，本发明所采取的具体技术方案如下：
一种基于微震监测的裂隙岩体劈裂注浆扩散范围的识别方法，包括如下步骤：
步骤1，根据注浆孔的布置方式、排间距、岩体裂隙参数及其注浆压力，初步确定注浆浆液预设扩散范围。
步骤2，在注浆工程实施之前，在工程中裂隙岩体内，步骤1注浆浆液预设扩散范围中，布置微震监测系统：包括布设微震检波器和布设数据传输线路。
布置微震检波器：在浆液预设扩散范围的监测区，四个以上的微震检波器，以注浆孔为圆心圆周均匀布置，圆周半径与步骤1预设的浆液扩散范围半径一致，增强对微震点位置的精确定位；微震检波器布置于裂隙岩体内，紧贴岩壁；微震检波器的投放深度与注浆孔的钻孔深度一致。
布设数据传输线路：在工程实施空间范围内，铺设屏蔽通信电缆，地下的微震检波器、地下的数据分站、地下监测主机与地面处理终端之间通过电缆线路连接，将地下获得的实时数据传输至地面处理终端；在正式测量前通过主动敲击方式获得微震检波器与各数据分站之间的对应关系。
步骤3，注浆开始后，随浆液扩散，地面处理终端实时收到能量波形数据，并对其进行滤波处理，确定微震事件参数包括：微震事件的数目、每个微震事件的空间定位、每个微震事件的震源参数、每个微震事件发生的时间。
步骤4，以距注浆孔最远的微震事件为起点进行钻孔取样，钻孔尽最大可能贯穿最多的微震事件，通过试样判定注浆期间岩体损伤劈裂的优劣性，绘制优质劈裂概率曲线，其中优质劈裂是指微震劈裂后浆液能够进入劈裂裂隙而填充，劣质劈裂是指仅发生了微震劈裂损伤而无浆液的填充；根据工程要求的优质劈裂概率，通过优质劈裂概率曲线，获得裂隙岩体注浆劈裂浆液的有效扩散半径。
进一步，上述步骤4中所述优质劈裂概率曲线的横坐标为试样长度，纵坐标为优质劈裂的概率。
进一步，上述步骤4获得有效扩散半径后，根据裂隙岩体注浆工程的地质参数绘制注浆工程的3D成像图，并依据步骤3得到的微震事件参数及步骤4得到的有效扩散半径，将微震事件在成像图内按照设计比例进行定位，直观获得裂隙岩体注浆劈裂浆液的空间扩散范围。
在裂隙岩体劈裂注浆前提下的浆液扩散流动是会造成岩体的损伤劈裂，并且会产生能量的释放，发生微震事件，利用合理布置的精确微震系统可以实现对过程中的能量事件捕捉，获取后对优质与劣质事件的概率定性，确立三维流动路径与扩散范围，是本发明技术思想形成的前提和基础，是本发明技术方案的核心关键点。
本发明的有益效果为，该方法将所得到的微震事件进行初步的概率划分，实现了对裂隙岩体注浆工程浆液流动路径、扩散范围、注浆劈裂损伤的有效识别，更加准确地定位浆液扩散范围，更好的评价注浆效果，对进一步规范注浆技术，研究注浆浆液的扩散特征与岩体裂隙分布规律既具有重要意义，提供了有效的工程数据。
附图说明
图1为本发明的工作流程图；
图2为本发明的裂隙岩体注浆微震监测布置示意图；
图3为本发明的优劣劈裂定义示意图；
图4为本发明的扩散范围标定图。
图中：1裂隙岩体；2工程底层；3岩体裂隙；4数据分站；5地下监测主机；6信号线；7微震检波器；8地面处理终端；9注浆孔；10微震事件；11优质劈裂；12劣质劈裂；13劣质微震事件；14优质微震事件；15扩散范围；GR扩散半径。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进行详细说明。
如图1所示，整个裂隙岩体注浆浆液扩散范围的识别方法以注浆工序为阶段点分为两个阶段：注浆前工序阶段、注液工序阶段。其中识别方法中的微震监测系统的安设是在第一阶段内，在此阶段内对微震进行准备、测试、初定位；具体实施是在第二阶段内，随着浆液扩散开始，基于微震监测技术的扩散范围的识别方法开始运行，且实时储存和处理数据。
如图2、3、4所示，所述的一种基于微震监测的裂隙岩体劈裂注浆扩散范围的识别方法，其特征在于，利用注浆设备向裂隙岩体1通过注浆孔9向岩体内裂隙高压注入浆液，浆液在岩体裂隙3内流动扩散，而通过布置精准微震监测包含了信号线6、微震检波器7，利用数据分站4、地下监测主机5传输至地面处理终端8，实时获取浆液扩散中的微震事件10，通过对微震事件定位的钻孔取样，识别岩心中的优质劈裂11和劣质劈裂12，从而实现在3D模型中的劣质微震事件13、优质微震事件14的定位，并得到浆液的扩散范围15和各向扩散半径GR。
所述的识别方法具体操作如下：
(1)根据注浆孔9的布置方式、排间距、岩体裂隙3参数及其注浆压力，初步确定注浆浆液所预设的扩散范围。
(2)在注浆工程实施之前，在所在工程中的裂隙岩体1所需注浆块段的范围内布置微震监测系统：布设微震检波器7和信号传输线路6；
布置微震检波器7：①在注浆块段内的监测区，以中心注浆孔9为基准点，按照环形布置方式将微震检波器7安设于注浆孔9的周围，半径与预判的浆液扩散范围一致；②注浆孔9周围的检波器7布置个数为6个，相邻间隔角度为60°，增强对微震点位置的精确定位；③微震检波器7布置于裂隙岩体1内，紧贴岩壁；④微震检波器7的投放深度与注浆孔9的钻孔深度一致；
布设数据传输线路6：在工程实施空间范围内，铺设屏蔽通信电缆，地下的微震检波器7、地下的数据分站4、地下监测主机5与地面处理终端8之间通过电缆线路连接，将地下获得的实时数据传输至地面处理终端8；在正式测量前通过主动敲击方式获得微震检波器7与各数据分站4之间的对应关系；
(3)注浆开始后，随浆液扩散，地面处理终端8实时收到能量波形数据，并对其进行滤波处理，确定微震事件参数包括：微震事件的数目、每个微震事件的空间定位、每个微震事件的震源参数、每个微震事件发生的时间。
(4)以距注浆孔最远的微震事件为起点进行钻孔取样，钻孔尽最大可能贯穿最多的微震事件，通过试样判定注浆期间岩体损伤劈裂的优劣性，绘制优质劈裂概率曲线，其中优质劈裂是指微震劈裂后浆液能够进入劈裂裂隙而填充，劣质劈裂是指仅发生了微震劈裂损伤而无浆液的填充；根据工程要求的优质劈裂概率90％，通过优质劈裂概率曲线，获得裂隙岩体注浆劈裂浆液的有效扩散半径。
(5)根据裂隙岩体注浆工程的地质参数绘制注浆工程的3D成像图，并依据步骤3得到的微震事件参数及步骤4得到的有效扩散半径GR，将微震事件在成像图内按照设计比例进行定位，直观获得裂隙岩体注浆劈裂浆液的空间扩散范围。
本发明能够实现在裂隙岩体注浆工程的复杂地质条件下，对浆液扩散范围的实时、准确高效识别，有利于实时测控注浆工序，实现注浆技术的安全高效应用。
Claims (3)
1.一种基于微震监测的裂隙岩体劈裂注浆扩散范围的识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，根据注浆孔的布置方式、排间距、岩体裂隙参数及其注浆压力，初步确定注浆浆液预设扩散范围；
步骤2，在注浆工程实施之前，在工程中裂隙岩体内，步骤1注浆浆液预设扩散范围中，布置微震监测系统：包括布设微震检波器和布设数据传输线路；
布置微震检波器：在浆液预设扩散范围的监测区，四个以上的微震检波器，以注浆孔为圆心圆周均匀布置，圆周半径与步骤1预设的浆液扩散范围半径一致，增强对微震点位置的精确定位；微震检波器布置于裂隙岩体内，紧贴岩壁；微震检波器的投放深度与注浆孔的钻孔深度一致；
布设数据传输线路：在工程实施空间范围内，铺设屏蔽通信电缆，地下的微震检波器(7)、地下的数据分站(4)、地下监测主机(5)与地面处理终端(8)之间通过电缆线路连接，将地下获得的实时数据传输至地面处理终端(8)；在正式测量前通过主动敲击方式获得微震检波器(7)与各数据分站(4)之间的对应关系；
步骤3，注浆开始后，随浆液扩散，地面处理终端(8)实时收到能量波形数据，并对其进行滤波处理，确定微震事件参数包括：微震事件的数目、每个微震事件的空间定位、每个微震事件的震源参数、每个微震事件发生的时间；
步骤4，以距注浆孔最远的微震事件为起点进行钻孔取样，钻孔尽最大可能贯穿最多的微震事件，通过试样判定注浆期间岩体损伤劈裂的优劣性，绘制优质劈裂概率曲线，其中优质劈裂是指微震劈裂后浆液能够进入劈裂裂隙而填充，劣质劈裂是指仅发生了微震劈裂损伤而无浆液的填充；根据工程要求的优质劈裂概率，通过优质劈裂概率曲线，获得裂隙岩体注浆劈裂浆液的有效扩散半径，所述优质劈裂概率曲线的横坐标为试样长度，纵坐标为优质劈裂的概率。
2.根据权利要求1所述的基于微震监测的裂隙岩体劈裂注浆扩散范围的识别方法，其特征在于，步骤4获得有效扩散半径后，根据裂隙岩体注浆工程的地质参数绘制注浆工程的3D成像图，并依据步骤3得到的微震事件参数及步骤4得到的有效扩散半径，将微震事件在成像图内按照设计比例进行定位，直观获得裂隙岩体注浆劈裂浆液的空间扩散范围。
3.根据权利要求1或2所述的基于微震监测的裂隙岩体劈裂注浆扩散范围的识别方法，其特征在于，微震检波器为六个。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811093560.0A CN109085645B (zh) | 2018-09-19 | 2018-09-19 | 一种基于微震监测的裂隙岩体劈裂注浆扩散范围的识别方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811093560.0A CN109085645B (zh) | 2018-09-19 | 2018-09-19 | 一种基于微震监测的裂隙岩体劈裂注浆扩散范围的识别方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109085645A CN109085645A (zh) | 2018-12-25 |
| CN109085645B true CN109085645B (zh) | 2019-12-03 |
Family
ID=64841790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811093560.0A Active CN109085645B (zh) | 2018-09-19 | 2018-09-19 | 一种基于微震监测的裂隙岩体劈裂注浆扩散范围的识别方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109085645B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110018057B (zh) * | 2019-04-17 | 2022-11-11 | 山东科技大学 | 一种微震-剪切-渗流耦合测试装置及试验方法 |
| CN110990924B (zh) * | 2019-11-28 | 2021-02-26 | 西南交通大学 | 一种注浆工程加固路基浆液扩散范围的确定方法 |
| CN111691871A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-22 | 鞍钢集团矿业有限公司 | 一种水压致裂矿岩预处理试验的裂缝扩展监测方法 |
| CN112798474A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-05-14 | 西安科技大学 | 一种岩体注浆扩散范围监测的方法及装置 |
| CN113374530B (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-26 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 水压致裂矿岩预处理调控方法及装置 |
| CN114137604B (zh) * | 2021-11-30 | 2024-10-01 | 矿冶科技集团有限公司 | 岩体破裂失稳原位微震测试方法及系统 |
| CN115356238B (zh) * | 2022-10-20 | 2023-02-07 | 四川藏区高速公路有限责任公司 | 碎裂岩体注浆扩散半径原位测量装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1946129B1 (en) * | 2005-11-03 | 2018-06-27 | Saudi Arabian Oil Company | Continuous reservoir monitoring for fluid pathways using 3d microseismic data |
| CN105137488B (zh) * | 2015-09-30 | 2018-04-17 | 河北煤炭科学研究院 | 基于人工注液的地下水流场描述方法 |
| CN105629309B (zh) * | 2015-12-30 | 2017-12-12 | 河北煤炭科学研究院 | 钻孔注浆浆液空间扩散范围及路径描述方法 |
| CN105807312B (zh) * | 2016-03-15 | 2018-01-26 | 大连理工大学 | 基于微震监测的煤矿顶板岩体垂直分带确定方法 |
-
2018
- 2018-09-19 CN CN201811093560.0A patent/CN109085645B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109085645A (zh) | 2018-12-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109085645B (zh) | 一种基于微震监测的裂隙岩体劈裂注浆扩散范围的识别方法 | |
| CN105758561B (zh) | 基于可视化均布水压致裂地应力测量装置及方法 | |
| CN105319603B (zh) | 致密砂岩储层复杂网状裂缝的预测方法 | |
| CN108919348B (zh) | 一种裂隙岩体智能注浆测控系统及实施方法 | |
| CN106988739B (zh) | 页岩储层压裂裂缝识别与解释评价方法 | |
| CN103410516B (zh) | 小直径隧洞全断面开挖围岩变形预警工法 | |
| CN103573251B (zh) | 大尺寸火山岩水力裂缝起裂与扩展ct扫描裂缝监测方法 | |
| CN107355206B (zh) | 一种页岩气水平井重复压裂暂堵临界压力测试方法 | |
| CN104020192B (zh) | 瓦斯煤水力压裂裂隙场时空监测装置及方法 | |
| CN102768370B (zh) | 基于动电耦合的水力压裂裂缝监测装置及监测方法 | |
| CN103866769B (zh) | 基于3d地质模型及实时监控大坝灌浆工程分析控制方法 | |
| CN106644724B (zh) | 一种煤矿风化破碎富水围岩注浆加固效果检测方法 | |
| CN104132761A (zh) | 多点煤岩体应力实时监测装置及方法 | |
| CN103592186A (zh) | 真三轴受力条件下页岩水力压裂损伤演化装置与实验方法 | |
| CN106032748B (zh) | 基于钻孔瞬变电磁技术的水力压裂裂隙扩展规律探测方法 | |
| CN105137031A (zh) | 一种模拟采空区沉降机制的试验装置和试验方法 | |
| CN104237385A (zh) | 利用声发射评价页岩储层可压性的测试装置及方法 | |
| CN106499383A (zh) | 一种评价固井屏障完整性的方法 | |
| CN104005747B (zh) | 一种围压水力压裂实验装置及其使用方法 | |
| CN103513280A (zh) | 一种微地震监测模拟系统 | |
| CN111946318A (zh) | 一种多簇同步压裂可视化模拟装置、系统、制造方法 | |
| CN113776931B (zh) | 一种基于dic技术的页岩可视化压裂实验装置及方法 | |
| CN203822282U (zh) | 一种围压水力压裂实验装置 | |
| CN104895595A (zh) | 一种确定锚杆注浆时注浆液扩散范围及规律的方法 | |
| Yang et al. | True triaxial hydraulic fracturing test and numerical simulation of limestone |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |