CN203362229U - 一种强岩爆隧洞微震监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种强岩爆隧洞微震监测系统，主要由加速度传感器、集线器、信号采集系统、地震记录仪、主控时间服务器、纤维光学分束器和主机监视器构成。系统通过接收岩体弹性波信息的变化，预测出隧洞施工过程岩爆烈度、规模以及具体部位，根据微破裂的大小、集中程度、破裂密度，推断岩石宏观破裂的发展趋势，实现强岩爆隧洞微震的实时监测。

Description

一种强岩爆隧洞微震监测系统

技术领域

本实用新型涉及微震检测，尤其是一种强岩爆隧洞微震监测系统。

背景技术

岩爆作为一种地质灾害越来越受到人们的关注，因其发生的突发性，往往给施工带来极大的难度。针对岩爆问题，国内外科研工作者已经做了大量的工作。但到目前为止，主要针对岩爆发生机理及岩爆的工程防治措施等进行研究，而且研究的成果与实际情况还有较大差距。因此，尽管在大埋深高地应力的隧洞掘进施工过程中可以依据诸如超前预报、既往探洞实测以及能量理论等方法进行岩爆预测预报并据此采取相应对策，但目前预测水平及其准确性均不高。

尽管在大埋深高地应力的隧道(洞)掘进施工过程中可以依据诸如超前预报、既往探洞实测以及能量理论等方法进行岩爆预测预报并据此采取相应对策，但目前预测水平及其准确性均不高，况且随着隧洞开挖施工的进行，因地质条件、断面形状与尺寸、施工方法、施工顺序和其他因素的综合影响，岩爆规模及烈度均会出现较大的变化，如果处理不当则会导致设备毁损、顶板轮廓破坏、支护成本增加、人身伤害、施工人员心理出现障碍等大量问题。因此，研究出与工程实际相适应的岩爆灾害对策特别是可操作性强的岩爆洞段施工新方法尤为急切。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种强岩爆隧洞微震监测系统，通过接收岩体弹性波信息的变化，预测出隧洞施工过程岩爆烈度、规模以及具体部位，根据微破裂的大小、集中程度、破裂密度，推断岩石宏观破裂的发展趋势，实现强岩爆隧洞微震的实时监测。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种强岩爆隧洞微震监测系统，主要由加速度传感器、集线器、信号采集系统、地震记录仪、主控时间服务器、纤维光学分束器和主机监视器构成，加速度传感器接收到原始的微震信号以后将其转变为模拟电信号发送到信号采集系统，信号采集系统将电信号转变为数字信号并传送到地震记录仪进行储存，主控时间服务器记录微震信号发生的时间，信号经过纤维光学分束器将光电信号分路后输入到主机监视器。对于岩爆地段，当隧洞围岩承受较大的地应力时，其岩体就会出现变形，如果应力达到一定程度，就有可能发生岩爆。如果采用微震监测技术，则能够较为清楚地预测出隧洞施工过程岩爆烈度、规模以及具体部位。由于岩石介质一般是非均匀的，岩体在宏观破坏前都会产生许多细小的微破裂，而这些微破裂会以弹性能释放的形式产生弹性波。基于岩石这种性质，如果在预估到的岩石因受应力变化从而发生破裂的附近安装微震传感器，则传感器能够接收到岩体弹性波信息的变化，再通过反演就可以得到岩体微破裂发生的时刻、位置和震级，即地球物理学中所谓的“时空强”三要素。根据微破裂的大小、集中程度、破裂密度，可以推断岩石宏观破裂的发展趋势，特别是微破裂分布及其丛集规律，即变形破坏过程局部化现象。

所述的加速度传感器采用单轴传感器，单轴传感器采用立体空间分布方式，安装在岩体断面上，每个断面安装3个加速度传感器，断面之间间距40—50m。根据现场情况灵活调整，但尽量保证4个以上传感器正常工作且间距不能太小。

所述信号采集系统采用Paladin传感器连接盒。Paladin传感器连接盒提供24位模数转换，此系统面向网络、低耗能、数字化，能够在局域网或远程无线网络进行独立或多个终端运行。较高的准确率，可对低频微震事件进行采样，采样频率范围大，可达50Hz-10kHz。

所述地震记录仪采用Paladin(v.2)-24位地震记录仪。

所述主控时间服务器选用PMTS-Paladin主控时间服务器。

所述加速度传感器通过带铝线圈的双绞屏蔽铜芯电缆连接到集线器，集线器通过总电缆与信号采集系统相连接。集线器安装在硐室内，需要防杂电、电火花、高压电，防强磁干扰，以及防爆破产生的烟雾、粉尘等。

所述带铝线圈的双绞屏蔽铜芯电缆选用20AWG。

所述总电缆选用单模式光纤。光纤采用TCP/IP协议传输。

本实用新型与现有技术相比，具有的有益效果为：

（1）本系统能在确保安全施工的前提下较为清楚的预测出隧洞施工过程岩爆烈度、规模以及具体部位。

（2）系统根据微破裂的大小、集中程度、破裂密度，推断岩石宏观破裂的发展趋势，能够实现强岩爆隧洞微震的实时监测。

附图说明

图1为系统总体框图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1所示，本实用新型为了克服现有技术的缺陷，通过接收岩体弹性波信息的变化，预测出隧洞施工过程岩爆烈度、规模以及具体部位，根据微破裂的大小、集中程度、破裂密度，推断岩石宏观破裂的发展趋势，实现强岩爆隧洞微震的实时监测。

一种强岩爆隧洞微震监测系统，主要由加速度传感器、集线器、信号采集系统、地震记录仪、主控时间服务器、纤维光学分束器和主机监视器构成，加速度传感器接收到原始的微震信号以后将其转变为模拟电信号发送到信号采集系统，信号采集系统将电信号转变为数字信号并传送到地震记录仪进行储存，主控时间服务器记录微震信号发生的时间，信号经过纤维光学分束器将光电信号分路后输入到主机监视器。对于岩爆地段，当隧洞围岩承受较大的地应力时，其岩体就会出现变形，如果应力达到一定程度，就有可能发生岩爆。如果采用微震监测技术，则能够较为清楚地预测出隧洞施工过程岩爆烈度、规模以及具体部位。由于岩石介质一般是非均匀的，岩体在宏观破坏前都会产生许多细小的微破裂，而这些微破裂会以弹性能释放的形式产生弹性波。基于岩石这种性质，如果在预估到的岩石因受应力变化从而发生破裂的附近安装微震传感器，则传感器能够接收到岩体弹性波信息的变化，再通过反演就可以得到岩体微破裂发生的时刻、位置和震级，即地球物理学中所谓的“时空强”三要素。根据微破裂的大小、集中程度、破裂密度，可以推断岩石宏观破裂的发展趋势，特别是微破裂分布及其丛集规律，即变形破坏过程局部化现象。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，提出了一种强岩爆隧洞微震监测系统的优选结构，所述的加速度传感器采用单轴传感器，单轴传感器采用立体空间分布方式，安装在岩体断面上，每个断面安装3个加速度传感器，断面之间间距40—50m。根据现场情况灵活调整，但尽量保证4个以上传感器正常工作且间距不能太小。

所述信号采集系统采用Paladin传感器连接盒。Paladin传感器连接盒提供24位模数转换，此系统面向网络、低耗能、数字化，能够在局域网或远程无线网络进行独立或多个终端运行。较高的准确率，可对低频微震事件进行采样，采样频率范围大，可达50Hz-10kHz。

所述地震记录仪采用Paladin(v.2)-24位地震记录仪。

所述主控时间服务器选用PMTS-Paladin主控时间服务器。

所述加速度传感器通过带铝线圈的双绞屏蔽铜芯电缆连接到集线器，集线器通过总电缆与信号采集系统相连接。集线器安装在硐室内，需要防杂电、电火花、高压电，防强磁干扰，以及防爆破产生的烟雾、粉尘等。

所述带铝线圈的双绞屏蔽铜芯电缆选用20AWG。

所述总电缆选用单模式光纤。光纤采用TCP/IP协议传输。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种强岩爆隧洞微震监测系统，其特征在于：主要由加速度传感器、集线器、信号采集系统、地震记录仪、主控时间服务器、纤维光学分束器和主机监视器构成，加速度传感器接收到原始的微震信号以后将其转变为模拟电信号发送到信号采集系统，信号采集系统将电信号转变为数字信号并传送到地震记录仪进行储存，主控时间服务器记录微震信号发生的时间，信号经过纤维光学分束器将光电信号分路后输入到主机监视器。

2.根据权利要求1所述的一种强岩爆隧洞微震监测系统，其特征在于：所述的加速度传感器采用单轴传感器，单轴传感器采用立体空间分布方式，安装在岩体断面上，每个断面安装3个加速度传感器，断面之间间距40—50m。

3.根据权利要求1所述的一种强岩爆隧洞微震监测系统，其特征在于：所述信号采集系统采用Paladin传感器连接盒。

4.根据权利要求1所述的一种强岩爆隧洞微震监测系统，其特征在于：所述地震记录仪采用Paladin(v.2)-24位地震记录仪。

5.根据权利要求1所述的一种强岩爆隧洞微震监测系统，其特征在于：所述主控时间服务器选用PMTS-Paladin主控时间服务器。

6.根据权利要求1所述的一种强岩爆隧洞微震监测系统，其特征在于：所述加速度传感器通过带铝线圈的双绞屏蔽铜芯电缆连接到集线器，集线器通过总电缆与信号采集系统相连接。

7.根据权利要求6所述的一种强岩爆隧洞微震监测系统，其特征在于：所述带铝线圈的双绞屏蔽铜芯电缆选用20AWG。

8.根据权利要求6所述的一种强岩爆隧洞微震监测系统，其特征在于：所述总电缆选用单模式光纤。

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