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巖體變形破壞動態(tài)ct探測技術的制作方法

文檔序號:6139459閱讀:367來源:國知局
專利名稱:巖體變形破壞動態(tài)ct探測技術的制作方法
技術領域
本發(fā)明屬于巖土工程及礦業(yè)工程中巖體探測、工程質量檢測、工程基礎檢測時,對巖體結構狀態(tài)、巖性、巖體中包裹體、溶洞、含水體,巖體中裂隙(縫)率,巖體破壞程度及范圍,巖體穩(wěn)定性,邊坡穩(wěn)定性等巖體變形破壞動態(tài)CT探測技術。
目前在巖土工程及礦業(yè)工程中探測巖體動態(tài)活動涉及到巖體工程的各個領域,主要包括兩個方面一方面是巖體在自然力的作用下形成的活動,如巖土體塌陷等,涉及的巖體探測為靜態(tài)探測;另一方面是由于人工開挖作用于巖體,使巖體失去原有的應力平衡,產(chǎn)生新的應力平衡,在新的應力平衡形成過程中,巖體產(chǎn)生變形和破壞,危及地下工程的穩(wěn)定性和安全性,如采礦活動形成的巖體破壞等,涉及的巖體探測為動態(tài)探測。對巖體變形破壞的探測方法主要是在巖體中施鉆,利用鉆孔進行測量,主要方法有鉆孔水文觀測法、鉆孔聲波測量、鉆孔密度測量、鉆孔應力-應變測量、鉆孔裂隙觀測法等。這些方法所測結果都是反映鉆孔孔壁及近壁范圍內的巖體結構狀態(tài),亦就是“一孔之見”,不能反映孔壁外圍巖體結構狀態(tài),因而所測結果往往對工程失去指導意義,甚至出現(xiàn)錯誤結論。
本項發(fā)明的目的是對巖體變形破壞動態(tài)實現(xiàn)空間二維或三維探測,是在二孔或多孔中測試,其測試結果不僅能反映鉆孔孔壁及近壁范圍內的巖體結構狀態(tài),而且能反映孔壁外圍巖體結構狀態(tài),達到高效高精度高分辨探測,是一種巖體變形破壞動態(tài)CT探測的新技術。
本發(fā)明是對任意體積空間巖體都可進行探測,其特征是對被測巖體旋鉆孔兩個或多個,其中任意兩孔作為一對,一個孔作為發(fā)射孔,放置發(fā)射傳感器,另一個孔作為接收孔,放置接收傳感器,通過發(fā)射一接收射線構成鉆孔間密度足夠大的射線網(wǎng),可以根據(jù)技術要求調節(jié)射線網(wǎng)的密度,對測量數(shù)據(jù)進行CT成像處理,確定巖體破壞與聲波速度場的響應關系,最終確定巖體是否正確,是否存在隱患,是否變形破壞,破壞程度如何。
本發(fā)明的優(yōu)點是(1)實現(xiàn)動態(tài)測量,按巖體變形破壞不同關鍵階段,分別設置觀測,觀測結果具有可比性;(2)實現(xiàn)了空間二維和三維測量利用任意組合的兩個鉆孔可以實現(xiàn)孔間斷面的二維測量,亦就是探測孔間巖體斷面的細微結構狀態(tài)。利用多組鉆孔形成的立體空間,同樣可以探測此空間三維巖體細微結構狀態(tài)。(3)高精度由于可以控制測點密度或射線稀密程度,只要保證射線足夠密度,亦即測量點適當加密,可以保證成像準確程度高,實現(xiàn)高精度探測。(4)分辨率高巖體工程中對巖體內部結構狀態(tài)了解程度越高,工程施工技術上越有保障。通過調整數(shù)據(jù)采集點密度,可以控制分辨率,一般分辨率可達到測點距的1/2,亦就是說要分辨巖體中0.5m大小地質體,測點距設置1.0m即可,要提高分辨率,可以縮小測點距,該分辨率完全可滿足巖體工程需要。


圖1是該發(fā)明的實施布置圖。圖中1和2為鉆孔,兩孔間細線為射線。圖2是某煤礦開采中探測開采引起的巖體變形破壞動態(tài)CT成像成果圖,圖2(a)、圖2(b)、圖(c)代表三個階段測試結果。
該發(fā)明是對任意空間巖體都可進行探測,對被測巖體施鉆孔兩個,鉆孔1與鉆孔2的孔間距應稍大于被測巖體區(qū)域,具體的鉆孔是互相平行還是有一定交角,可根據(jù)實際需要定,但兩孔處于同一平面時效果最佳。靜態(tài)探測只進行一次性數(shù)據(jù)采集即可。動態(tài)探測應根據(jù)探測內容及目的設計有效觀測時間及觀測次數(shù),一般3~5次即可滿足技術要求。根據(jù)需要可進行二維或三維測量,二維測量只需兩個鉆孔即可進行;對于三維空間測量則需要3~5個鉆孔或更多,任何兩孔孔間都可以形成測量斷面,最后根據(jù)空間結構形成三維測量結果。測試數(shù)據(jù)經(jīng)計算機CT成像處理,可獲得CT斷面圖,通過斷面圖的分析和解譯可以獲得被測巖體的結構性質及狀態(tài)。計算機CT成像處理方法主要是SIRT算法(同時聯(lián)合迭代重建技術)和Dijkstra最佳路徑算法,可以是直線成像,也可以是曲線成像。根據(jù)探測目的可以選擇。分析和解譯方法可以從已知到未知,再到已知,選擇比較法和信息自動識別技術,劃分結構層次狀態(tài)、異常特征和類型、破壞程度、破壞范圍。
圖2中的三個圖是某煤礦開采中探測開采引起的巖體變形破壞CT成像動態(tài)探測三個階段測試結果圖。通過三個圖的比較,可以確定巖體破壞狀態(tài)和程度。圖2(a)為開采前的探測結果,此時的速度分布反映了巖體的正常巖性和結構狀態(tài);圖2(b)為開采后被測巖體開始遭受破壞時探測結果,可以看出,此時速度分布發(fā)生變化,淺部區(qū)域速度睚常場明顯降低,而深度變化較小,圖2(c)為繼續(xù)開采后進一步破壞時探測結果,也就是破壞繼續(xù)進行過程的一次探測,從該圖可以看出巖體速度減小的區(qū)域和減小的程度在增加,反映了巖體遭受破壞的程度和范圍在增加。圖2三個分圖反映出巖體破壞的動態(tài)過程,CT探測結果為工程設計提供了充足依據(jù)。
權利要求
1.本發(fā)明屬于巖土工程及礦業(yè)工程中巖體探測、工程質量檢測、工程基礎檢測時,對巖體結構狀態(tài)、巖性、巖體中包裹體、溶洞、含水體,巖體中裂隙(縫)率,巖體破壞程度及范圍,巖體穩(wěn)定性,邊坡穩(wěn)定性等巖體變形破壞動態(tài)CT探測技術,本發(fā)明是對任意體積空間巖體都可進行探測,其特征是對被測巖體施鉆孔兩個或多個,其中任意兩孔作為一對,一個孔作為發(fā)射孔,放置發(fā)射傳感器,另一個孔作為接收孔,放置接收傳感器,通過發(fā)射一接收射線構成鉆孔間密度足夠大的射線網(wǎng),可以根據(jù)技術要求調節(jié)射線網(wǎng)的密度,對測量數(shù)據(jù)進行CT成像處理,確定巖體破壞與聲波速度場的響應關系,最終確定巖體是否正確,是否存在隱患,是否變形破壞,破壞程度如何。
2.根據(jù)權利要求1所述探測技術,其特征是鉆孔(1)和鉆孔(2)的間距應稍大于被測巖體區(qū)域,兩鉆孔可平行也可有交角。
全文摘要
本發(fā)明屬于巖土工程及礦業(yè)工程中巖體探測、工程質量檢測、工程基礎檢測時,對巖體結構狀態(tài)、巖性、巖體中包裹體、溶洞、含水體,巖體中裂隙(縫)率,巖體破壞程度及范圍,巖體穩(wěn)定性,邊坡穩(wěn)定性等巖體變形破壞動態(tài)CT探測技術,本發(fā)明是對任意體積空間巖體都可進行探測,其特征是:對被測巖體施鉆孔兩個或多個,其中任意兩孔作為一對,一個孔作為發(fā)射孔,放置發(fā)射傳感器,另一個孔作為接收孔,放置接收傳感器,通過發(fā)射一接收射線構成鉆孔間密度足夠大的射線網(wǎng),可以根據(jù)技術要求調節(jié)射線網(wǎng)的密度,對測量數(shù)據(jù)進行CT成像處理,確定巖體破壞與聲波速度場的響應關系,最終確定巖體是否正確,是否存在隱患,是否變形破壞,破壞程度如何。
文檔編號G01N23/18GK1294299SQ9912304
公開日2001年5月9日 申請日期1999年10月27日 優(yōu)先權日1999年10月27日
發(fā)明者程久龍 申請人:山東礦業(yè)學院
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