[发明专利]现场围岩微破裂区域的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种现场围岩微破裂区域的测量方法，主要适用于地下岩石工程中。

背景技术

目前我国正在大力发展地下岩石工程，但地下工程的开挖势必会引起应力重分布，当超过围岩的起裂强度时，围岩内即开始出现微破裂，在洞周一定范围内形成开挖损伤区域，随着应力的不断调整，围岩中的微破裂将开始扩张、贯通，最终可能形成宏观破裂，影响地下工程的整体稳定性。这个过程是任何地下开挖活动中都必须经历的一个环节，因此为了工程的安全和长期稳定，必须对围岩中裂纹的微破裂有清晰的认识，判断微破裂区域，指导支护的优化设计。

微破裂的尺度一般在cm或者mm量级，肉眼难以观察到这类细小的裂纹。现在在实验室可以借助于电子显微镜直接观察到由于应力调整产生的微破裂，但是这种技术在实际工程应用中来判断微破裂并不现实。目前在现场评价损伤区的测量方法包括声波、地震波、钻孔摄像等，而由于围岩中的微破裂尺度较小，并处于压缩状态，利用声波和钻孔摄像并不能直接测量出来和观察到，利用上述的方法仅能够测定围岩破坏区的范围，意味着微破裂已经形成宏观可见的裂纹，围岩已经超过峰值强度，已经不能满足围岩稳定性预警的要求，导致对围岩的损伤区无法正常的判断，无法有效地指导支护设计。而如果能够通过一定的方法测量出围岩的微破裂范围，则可以通过合理的支护措施提高围岩的强度，限制围岩微破裂的进一步扩展，保证围岩的稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种现场围岩微破裂区域的测量方法，以测量围岩的微破裂区域，分析隧洞围岩的损伤演化过程，定性的分析围岩内部的破裂状态，为深埋隧洞的支护设计和工程处理措施的制定提供可靠的依据。

本发明所采用的技术方案是：现场围岩微破裂区域的测量方法，其特征在于步骤如下：

a、开挖相互平行的测试洞和辅助洞，且两者之间的距离大于3倍的测试洞洞径；

b、从辅助洞向测试洞钻设一组钻孔，并安装至少四个声发射传感器，声发射传感器的布置遵循至少形成两个传感器监测断面，且每个断面布置至少两个声发射传感器的原则，同时各声发射传感器均穿过原岩区，而不进入围岩的应力集中区和围岩松弛区；各传感器监测断面均位于测试洞掌子面的前方，且到测试洞掌子面的距离均大于3倍的测试洞洞径；

c、以一定速率向前开挖测试洞，直到测试洞掌子面位于传感器监测断面的前方，且到各监测断面的距离大于3倍的测试洞洞径为止。

所述测试洞横截面呈圆形，直径为5-6m。

所述辅助洞横截面呈平地马蹄形，尺寸为3m。

各声发射传感器到测试洞开挖轮廓线的距离为0.5~1倍的测试洞洞径。

相邻两传感器监测断面之间的距离为2-3m。

本发明的有益效果是：本发明在测试洞掘进路径上布置一组声发射传感器，利用声发射信号确定微破裂区域，具有可判读性高、测试精度高、适用范围广等优点，借助于确定的微破裂区域为现场的支护优化设计和工程处理措施提供了可靠的参考。

附图说明

图1是本发明的平面图。

图2是本发明的剖面图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实施例具体施工步骤如下：

a、开挖相互平行的测试洞1和辅助洞2

测试洞1的洞型（横截面）以圆形为最佳，直径为5~6m；尺寸太小导致开挖引起的微破裂区域较小，不容易实现声发射事件的精确定位和捕捉，太大则导致施工难度增加，工程造价也随之提高。

在距离测试洞1三倍洞径（指测试洞的洞径）以外布置辅助洞2，这样可以避免开挖引起的应力调整区域重合，影响最终的测量结果；同时，也不能太远，否则钻孔距离太长，不但不经济，而且容易引起偏心误差，不容易准确定位。辅助洞2的洞型没有特殊的要求，平地马蹄形（横截面）较好，不仅施工难度低，钻孔和安装仪器都比较方便，辅助洞2的洞径达到3m即可，以便给钻孔施工和仪器安装提供操作空间。

b、钻设钻孔3并安装声发射传感器4