[发明专利]一种用于监测岩石试样破坏多元前兆信息的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩石试样破坏多元前兆信息检测技术领域，尤其涉及一种用于监测岩石试样破坏多元前兆信息的系统及方法。

背景技术

在隧道修建过程中，当穿越岩溶地区时会发生因岩体水力劈裂破坏导致的突水突泥灾害。为了减少灾害造成的人员伤亡与财产损失，针对突水突泥灾害发生时岩体水力劈裂破坏前期的前兆信息进行灾害的预测预警。因此研究岩体水力劈裂破坏发生前表现出的不同前兆信息，通过对前兆信息的准确捕捉与辨识，充分掌握前兆信息的演化规律，进行有效预测预警。最终，通过监测岩石试样水力劈裂破坏多元前兆信息为研究工程中发生突涌灾害提供理论基础。

传统岩石试样破坏的信息监测项目单一，难以实现多元信息的同步实时监测；因各监测项目单独进行，不能进行各监测项目的对比研究，研究各种信息间彼此的内在影响与演化规律；同时缺少一套完整的多源信息数据融合系统，进行监测数据的融合整理。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有岩石破坏前兆信息监测技术的不足，提出了一种用于监测岩石试样破坏多元前兆信息的系统及方法，该系统及方法集声发射、电阻率和渗压监测为一体，减少了试验次数，加强了试验过程中数据采集的精确性；同时满足了对获得数据的对比分析要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于监测岩石试样破坏多元前兆信息的系统，包括：岩石试样、供水系统、渗压监测系统、电阻率监测系统、声发射监测系统以及数据采集与处理系统；

所述数据采集与处理系统与渗压监测系统、电阻率监测系统和声发射监测系统分别连接，所述渗压监测系统、电阻率监测系统、声发射监测系统和供水系统分别与岩石试样连接；

在单轴压缩试验条件下，进行岩石试样水力劈裂实验，数据采集与处理系统对渗压监测仪、声发射监测仪和电阻率监测仪采集到的数据进行归一化处理，生成同一坐标系下的数据变化曲线并显示。

所述的岩石试样为圆柱体，底部钻有进水孔，供水系统中的压力水通过岩石试样底部的预留孔注入；压力水通过进水孔进入岩石试样内部，试样外表面不存在水的围压作用。

所述进水孔的横截面根据水量和水压条件下的不同，设计成不同的横截面。

所述的供水系统，带有水压监测装置，提供有压水，水压可调节范围在0～10Mpa。

所述的渗压监测系统包括：渗压监测仪和渗压传感器，渗压传感器沿水平向埋设在试样内部，所述渗压传感器与渗压监测仪连接，所述渗压监测仪接入数据采集与处理系统中，用于监测水力劈裂过程中渗压的变化。

所述的电阻率监测系统包括：铜粉电极和电阻率监测仪，所述铜粉电极布设在试样的外表面，并与电阻率监测仪连接，所述电阻率监测仪接入数据采集与处理系统中，用于监测试验电阻率的变化规律。

所述的声发射监测系统包括：监测探头和声发射监测仪，所述监测探头布设于试样表面，并与声发射监测仪连接，所述声发射监测仪接入数据采集与处理系统中，监测试样在水力劈裂破坏过程中声发射信号的变化。

所述的数据采集与处理系统包括：用于进行数据的整理与显示的计算机；

用于进行数据存取发的动态随机存取器和静态随机存取器。

一种用于监测岩石试样破坏多元前兆信息的系统的工作方法，包括以下步骤：

(1)在岩石试样的底部钻孔，所述孔的截面积根据水量及水压条件设定；

(2)将渗压监测系统、电阻率监测系统以及声发射监测系统分别与岩石试样连接，并将岩石试样固定在单轴压缩设备中；

(3)将将渗压监测系统、电阻率监测系统以及声发射监测系统分别接入数据采集与处理系统中；

(4)岩石试样底部采用注水设备注入有压水，在轴向力及有压水的作用下进行劈裂试验；

(5)数据采集与处理系统将监测到的数据进行归一化处理，生成在同一坐标系下的变化曲线并显示。

本发明的有益效果是：

本发明通过研究岩体发生水力劈裂产生的前兆信息，研究在突水突泥过程中岩体破裂多元前兆信息的变化特征，从而达到预警突水突泥灾害的目的，其具有以下优点：

1、试验过程简单易行，试验结果准确可靠；

2、有利于研究岩石试样在发生水力劈裂过程中多元前兆信息的同时采集，并进行统一对比；

3、通过采用归一化的软件处理，达到在同一坐标系下进行各种采集数据的对比研究；

4、采用计算机的实时显示，更加实时准确的进行预警信息的判别；

5、一次试验，达到了多种监测数据的同时获取，节省试验经费。