CN109738523B - 一种岩土工程围岩裂隙探测方法 - Google Patents
一种岩土工程围岩裂隙探测方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种岩土工程围岩裂隙探测方法，先根据预设的阀值在在岩体中开设若干个探测孔；然后在每个探测孔内布置带北斗模块的声发射传感器，并实现北斗模块与数据采集终端的通讯连接；最后基于数据采集终端所采集到的数据进行岩土工程岩裂隙所在位置的确定，并基于所述数据进行岩土工程岩裂隙动态曲线的绘制，岩土工程岩裂隙仿真模型的构建，实现岩土工程岩裂隙情况的分析预测；本发明在实现检测结果可视化的同时，提高了预测分析的精确度，且所得的治理措施均可进行仿真模拟分析，从而可以得到具有针对性的治理措施。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程勘探技术领域，具体涉及一种岩土工程围岩裂隙探测方法。
背景技术
在自然界和实际工程应用中，岩体内部存在着不同几何形状的裂隙，而大多数裂隙中存在着不同物理性质、几何尺寸的充填物质，一般情况下充填介质是由风化作用、构造作用和地下水作用形成的角砾、沙土等结构疏松、形态结构不规则、孔隙率大、容易产生变形的低强度介质。
工程建设中所用岩体一般均为含裂隙的复杂岩体，其裂隙中常含有大量不同性质的充填物质，工程中洞室开挖后，其周边通常会产生许多充填裂隙，充填裂隙的存在，不仅使围岩的各向异性十分显著，同时造成了围岩的不连续性，使围岩的强度降低，变形破坏更加复杂，直接影响洞室围岩的稳定。
充填裂隙在流体渗流及围压等各种复杂载荷的作用下，对其造成了力学，化学，变形及断裂等各个方面的破坏，造成工程的不稳定和地质灾害不胜枚举，尤其是在矿井、水利、桥梁、山体隧道等工程的安全和稳定方面，充填裂隙的形变更是对其产生不可忽视的影响。因此施工和运营过程中围岩的裂隙发育程度进行探测，分析工程灾害治理措施效果，从而对于工程的稳定性、安全性做出评价，能够保证安全和质量，及时做出合理的决策，避免地质灾害的发生。
现有的监测方法仅能够确定探测孔中的裂隙的定位，对于相邻的探测孔之间的裂隙的走向以及裂隙的未来发展趋势无法确定/预测分析，监测结果也往往以数字的形式进行反馈，可视性差。
同时，目前基于声发射监测技术通常将采用将传感器埋入钻孔中的方式进行，导致孔内的传感器不可回收，监测成本过高。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种岩土工程围岩裂隙探测方法, 在实现检测结果可视化的同时，提高了预测分析的精确度，降低了检测成本。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种岩土工程围岩裂隙探测方法，包括如下步骤：
S1、根据预设的阀值在在岩体中开设若干个探测孔；
S2、在每个探测孔内布置带北斗模块的声发射传感器，并实现北斗模块与数据采集终端的通讯连接；
S3、基于数据采集终端所采集到的数据进行岩土工程岩裂隙所在位置的确定，并基于所述数据进行岩土工程岩裂隙动态曲线的绘制，岩土工程岩裂隙仿真模型的构建，实现岩土工程岩裂隙情况的分析预测。
所述北斗模块与声发射传感器复合成一体。
所述步骤S2采用安装件完成带北斗模块的声发射传感器的安装，安装件包括上端开口的圆柱形安装套1，圆柱形安装套1内安装有环形橡胶圈2，圆柱形安装套1内底面上安装有弹簧6，在圆柱形安装套1前侧壁、后侧壁和下底面开设有伸缩杆连接孔5，每个伸缩杆连接孔5上均通过螺纹连接有一伸缩杆4，每个伸缩杆4的另一端固接有一负压吸盘3。
所述伸缩杆4由若干两头分别带内螺纹和外螺纹的套管螺纹套接而成，根据需要进行其长短的调整。
所述岩土工程岩裂隙仿真模型通过FLAC 3D构建，从而实现岩土工程围岩裂隙的可视化。
每个岩土工程岩裂隙仿真模型上均布置有：
虚拟作动器，用于与FLAC 3D中的各元素建立关系后，在指定的范围内对参数进行变动，从而驱动各种仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；
虚拟传感器，为在所建立的仿真模型中插入能达到直接获取相应的结果或信息目标的逻辑单元。
所述岩土工程岩裂隙动态曲线包括时态曲线和空间效应曲线，时态曲线显示了各监测点的原始数据或变形移动数据随时间的变化情况，空间效应曲线显示了同一时间不同测点的监测结果随声发射传感器所在位置的信息的变化规律。
本发明具有以下有益效果：
1）基于北斗模块实现了声发射传感器所在位置定位数据的获取，从而可以获取到携带有定位信息的检测数据，提高了检测的精度，同时北斗模块通过短报文通讯的方式进行数据的回传，从而避免了以往检测时线路布置的麻烦。
2）通过安装件进行声发射传感器的安装，实现了声发射传感器的回收，从而降低了检测的成本。
3）基于Flac3D的数值模拟计算不同监测数据所对应的模型，在实现检测结果可视化的同时，提高了预测分析的精确度，且所得的治理措施均可进行仿真模拟分析，从而可以得到具有针对性的治理措施。
4）通过岩土工程岩裂隙动态曲线的绘制使得工作人员获取到各岩土工程岩裂隙走向。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
图2为本发明实施例中安装件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，一种岩土工程围岩裂隙探测方法，包括如下步骤：
S1、根据预设的阀值在在岩体中开设若干个探测孔；
S2、在每个探测孔内布置带北斗模块的声发射传感器（所述北斗模块黏贴在声发射传感器的底部，与其复合成一体），并实现北斗模块与数据采集终端的通讯连接；
S3、基于数据采集终端所采集到的数据进行岩土工程岩裂隙所在位置的确定，并基于所述数据进行岩土工程岩裂隙动态曲线的绘制，岩土工程岩裂隙仿真模型的构建，实现岩土工程岩裂隙情况的分析预测；
S31、基于数据采集终端所采集到的数据进行岩土工程岩裂隙所在位置的确定；
S32、基于所述数据进行岩土工程岩裂隙时态曲线和空间效应曲线的绘制；所述时态曲线显示了各监测点的原始数据或变形移动数据随时间的变化情况，所述空间效应曲线显示了同一时间不同测点的监测结果随声发射传感器所在位置的信息的变化规律；
S33、基于所述数据通过FLAC 3D构建岩土工程岩裂隙仿真模型，每个岩土工程岩裂隙仿真模型上均布置有：
虚拟作动器，用于与FLAC 3D中的各元素建立关系后，在指定的范围内对参数进行变动，从而驱动各种仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；
虚拟传感器，为在所建立的仿真模型中插入能达到直接获取相应的结果或信息目标的逻辑单元；
所述虚拟作动器通过循环执行仿真分析模块将结果反馈给仿真分析模块，仿真分析模块提取结果，并将结果发送到所述虚拟传感器，所述虚拟传感器接收结果并自动显示结果数据，从而实现岩土工程围岩裂隙的仿真分析。
本实施例中，所述步骤S2采用安装件完成带北斗模块的声发射传感器的安装，如图2所示，所述安装件包括上端开口的圆柱形安装套1，圆柱形安装套1内安装有环形橡胶圈2，圆柱形安装套1内底面上安装有弹簧6，在圆柱形安装套1前侧壁、后侧壁和下底面开设有伸缩杆连接孔5，每个伸缩杆连接孔5上均通过螺纹连接有一伸缩杆4，每个伸缩杆4的另一端固接有一负压吸盘3，所述伸缩杆4由若干两头分别带内螺纹和外螺纹的套管螺纹套接而成，根据需要进行其长短的调整，在安装时，将带北斗模块的声发射传感器插入圆柱形安装套1内，直至将弹簧6压缩至最短，由于环形橡胶圈2的存在，声发射传感器会被卡在圆柱形安装套1内，然后通过转动套管进行伸缩杆4长短的调节，使得使声发射传感器的上端面紧贴在围岩壁表面，并通过负压吸盘3吸附住对应的岩壁，从而实现声发射传感器的相对固定。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (4)
1.一种岩土工程围岩裂隙探测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、根据预设的阀值在在岩体中开设若干个探测孔；
S2、在每个探测孔内布置带北斗模块的声发射传感器，并实现北斗模块与数据采集终端的通讯连接；
S3、基于数据采集终端所采集到的数据进行岩土工程岩裂隙所在位置的确定，并基于所述数据进行岩土工程岩裂隙动态曲线的绘制，岩土工程岩裂隙仿真模型的构建，实现岩土工程岩裂隙情况的分析预测；
所述北斗模块与声发射传感器复合成一体；
所述步骤S2采用安装件完成带北斗模块的声发射传感器的安装，安装件包括上端开口的圆柱形安装套（1），圆柱形安装套（1）内安装有环形橡胶圈（2），圆柱形安装套（1）内底面上安装有弹簧（6），在圆柱形安装套（1）前侧壁、后侧壁和下底面开设有伸缩杆连接孔（5），每个伸缩杆连接孔（5）上均通过螺纹连接有一伸缩杆（4），每个伸缩杆（4）的另一端固接有一负压吸盘（3）；
所述伸缩杆（4）由若干两头分别带内螺纹和外螺纹的套管螺纹套接而成，根据需要进行其长短的调整。
2.根据权利要求1所述的一种岩土工程围岩裂隙探测方法，其特征在于：所述岩土工程岩裂隙仿真模型通过FLAC 3D构建，从而实现岩土工程围岩裂隙的可视化。
3.根据权利要求1所述的一种岩土工程围岩裂隙探测方法，其特征在于：每个岩土工程岩裂隙仿真模型上均布置有：
虚拟作动器，用于与FLAC 3D中的各元素建立关系后，在指定的范围内对参数进行变动，从而驱动各种仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；
虚拟传感器，为在所建立的仿真模型中插入能达到直接获取相应的结果或信息目标的逻辑单元。
4.根据权利要求1所述的一种岩土工程围岩裂隙探测方法，其特征在于：所述岩土工程岩裂隙动态曲线包括时态曲线和空间效应曲线，时态曲线显示了各监测点的原始数据或变形移动数据随时间的变化情况，空间效应曲线显示了同一时间不同测点的监测结果随声发射传感器所在位置的信息的变化规律。
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