CN105277451A - 一种测量与计算爆区周边岩体损伤因子的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于***监测技术领域，尤其是涉及一种测量与计算爆区周边岩体损伤因子的方法，该方法的具体实施步骤包括：布孔，打孔，注水，布设水液面的测量装置，爆前数据采集，***，重新注水，爆后数据采集，分析计算。本发明根据***冲击效应下，不同损伤程度的岩体渗透性能不同的特点，利用钻孔注水的方式对钻孔处的岩体的渗透性能进行测试。通过调整钻孔的位置，可以测试不同位置岩体的损伤因子；通过调整钻孔的深度，可以测试不同深度岩体的损伤因子。与传统的方法相比，此方法简单易行，且能给出钻孔周边一定范围内损伤场的连通程度及损伤裂缝的总体张开程度。
Description
技术领域
本发明属于***监测技术领域，尤其是涉及一种测量与计算爆区周边岩体损伤因子的方法。
背景技术
***开采以其低成本、高效率的特点在露天矿开采中广泛应用，然而，***过程中产生的强烈冲击效应将会导致周边岩体出现一定程度的损伤破坏，进而诱发滑坡、落石等灾害的发生，为了准确分析***对于边坡稳定性的影响机理和规律，需要掌握***冲击效应下周边岩体损伤场的分布规律。
目前，爆区周边岩体损伤场的测试方法主要有两类：光学观测法、等效波速测试法。光学观测法实施时，将钻孔电视或内窥镜等光学观测设备放入钻孔中，通过上下移动观测设备，实现不同深度孔壁损伤、破裂现象的记录；等效波速测试法实施时，在测区内按一定间距布设振动传感器，并在某一位置进行激振，通过分析振动传感器的起振时间计算出测区内的典型纵波波速及横波波速，并以此对场地的等效损伤场进行评估。
光学观测法获得的观测数据较为直观视频及照片），但观测范围有限（孔壁附近），往往存在“一孔之见”的现象。等效波速测试法可测试较大范围的岩体等效特性，但无法给出损伤场的连通程度及损伤裂缝的总体张开程度。
发明内容
本发明的目的是提供一种方便、简单、有效的爆区周边岩体损伤因子的测量及计算方法。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
本发明的一种测量与计算爆区周边岩体损伤因子的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）布孔：利用钻孔定位测量装置沿垂直于临空面的方向以3m～10m的间距布设钻孔，具体的钻孔间距根据岩体类别、裂隙发育程度确定。钻孔的布设位置应保证位于本次***的爆区外侧；
（2）打孔：利用钻孔装置在布孔位置打孔，孔深≥10m，孔径≥80mm；
（3）注水：向钻孔内注满水；
（4）布设水液面的测量装置：利用投入式液位计进行测量时，将液位计沿孔中心放入孔中，当液位计放入至设定位置后，将与液位计相连的数据线固定至孔口，所述的液位计设定位置距离孔底≥50cm；利用带刻度的浮标进行测量时，将浮标沿钻孔中心放入孔中，待浮标接触水面后将与浮标相连的带刻度的线拉直，读取孔口位置刻度线上的刻度值；
（5）爆前数据采集：利用自动数据采集仪或人工记录***前各钻孔内的水位下降时程曲线；
（6）***：对***区域执行***作业；
（7）重新注水：***后向各钻孔内重新注满水；
（8）爆后数据采集：利用自动数据采集仪或人工记录***后各钻孔内的水位下降时程曲线；
（9）分析计算：采用损伤因子来表征***对周边岩体的损伤程度，损伤因子越大，***对周边岩体损伤得越厉害，建立钻孔周边岩体的损伤程度与到爆区（临空面）距离的关系；根据***前及***后各钻孔的水位变化时程曲线计算平均水位下降速率，设本次***前某一钻孔的平均水位下降速率为V i-b ，***后该钻孔的平均水位下降速率为V i-a ，则该位置由于***作用引起的损伤因子可用下式计算：
式中，D i 为钻孔i附近岩体由于本次***作用引起的损伤因子。
本发明的一种测量与计算爆区周边岩体损伤因子的方法，其特征在于所述的钻孔定位测量装置包括测量尺、罗盘和GPS。
本发明的一种测量与计算爆区周边岩体损伤因子的方法，其特征在于所述的钻孔装置为牙轮钻或潜孔钻。
本发明的一种测量与计算爆区周边岩体损伤因子的方法，其特征在于所述的水液面的测量装置包括投入式液位计或带刻度的浮标。
本发明的优点：
本发明的测量与计算爆区周边岩体损伤因子的方法，根据***冲击效应下，不同损伤程度的岩体渗透性能不同的特点，利用钻孔注水的方式对钻孔处的岩体的渗透性能进行测试。通过调整钻孔的位置，可以测试不同位置岩体的损伤因子；通过调整钻孔的深度，可以测试不同深度岩体的损伤因子。与传统的方法相比，此方法简单易行，且能给出钻孔周边一定范围内损伤场的连通程度及损伤裂缝的总体张开程度。
附图说明
图1为本发明利用投入式液位计测试液面高度的实验原理图。
图2为本发明利用带刻度的浮标测试液面高度的实验原理图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。
本发明的一种测量与计算爆区周边岩体损伤因子的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）布孔：利用钻孔定位测量装置沿垂直于临空面的方向以3m～10m的间距布设钻孔，具体的钻孔间距根据岩体类别、裂隙发育程度确定。钻孔的布设位置应保证位于本次***的爆区外侧；
（2）打孔：利用钻孔装置在布孔位置打孔，孔深≥10m，孔径≥80mm；
（3）注水：向钻孔内注满水；
（4）布设水液面的测量装置：利用投入式液位计7进行测量时，将液位计7沿孔中心放入孔中，当液位计7放入至设定位置后，将与液位计7相连的数据线8固定至孔口；
（5）爆前数据采集：利用自动数据采集仪9或人工记录***前各钻孔内的水位下降时程曲线；
（6）***：对***区域执行***作业；
（7）重新注水：***后向各钻孔内重新注满水；
（8）爆后数据采集：利用自动数据采集仪9或人工记录***后各钻孔内的水位下降时程曲线；
（9）分析计算：采用损伤因子来表征***对周边岩体的损伤程度，损伤因子越大，***对周边岩体损伤得越厉害，建立钻孔周边岩体的损伤程度与到爆区（临空面）距离的关系；根据***前及***后各钻孔的水位变化时程曲线计算平均水位下降速率，设本次***前某一钻孔的平均水位下降速率为V i-b ，***后该钻孔的平均水位下降速率为V i-a ，则该位置由于***作用引起的损伤因子可用下式计算：
式中，D i 为钻孔i附近岩体由于本次***作用引起的损伤因子。
本发明的一种测量与计算爆区周边岩体损伤因子的方法，其特征在于所述的钻孔定位测量装置包括测量尺、罗盘和GPS。
本发明的一种测量与计算爆区周边岩体损伤因子的方法，其特征在于所述的钻孔装置为牙轮钻或潜孔钻。
本发明的一种测量与计算爆区周边岩体损伤因子的方法，其特征在于所述的水液面的测量装置包括投入式液位计7或带刻度的浮标18。
实施例1：
利用钻孔注水实验测试计算爆区周边岩体的损伤因子，如图1所示，***区域2的长度为20m，所选测试区域3位于***区域2的后方，在测试区3内沿垂直于***开采临空面1的方向布设三个测试孔，编号分别为1#测试孔4、2#测试孔5及3#测试孔6，三个测试孔到***开采临空面1的距离依次为25m、30m、35m；利用牙轮钻机进行钻孔，钻孔深度为16m，孔径为250mm，用钻孔注水装置向各个钻孔内注满水；将投入式液位计7放入孔中，投入式液位计7距离孔底为1m；将投入式液位计7的信号通过数据线8输出，并将数据线8接入自动数据采集仪9；打开电源，进行***前水位变化时程曲线的自动记录；对***区域2执行***作业；***完成后，向1#测试孔4、2#测试孔5及3#测试孔6内重新注满水；利用投入式液位计7、数据线8及自动数据采集仪9记录***后各测试孔内的水位下降时程曲线；对自动数据采集仪9记录的数据进行分析，计算出的***前1#测试孔4的平均水位下降速率为0.23mm/s，2#测试孔5的平均水位下降速率为0.25mm/s，3#测试孔6的平均水位下降速率为0.20mm/s；计算出的***后1#测试孔4的平均水位下降速率为2.3mm/s，2#测试孔5的平均水位下降速率为1.5mm/s，3#测试孔6的平均水位下降速率为0.8mm/s；根据式可计算出测试区内3个钻孔在***载荷作用下的损伤因子分别为1#测试孔4为54%、2#测试孔5为45%及3#测试孔6为37%。
实施例2：
利用钻孔注水实验测试计算爆区周边岩体的损伤因子，如图2所示，***区域2的总长度为30m，测试区域3位于***区域2后方，沿垂直于***开采临空面1的方向布设五个测试钻孔，编号分别为1#测试孔11、2#测试孔12、3#测试孔13、4#测试孔14及5#测试孔15；测试区域3的岩体类型为灰岩，节理裂隙发育，取测试孔到***开采临空面1的距离依次为35m、38m、41m、44m、47m；利用潜孔冲击钻进行钻孔，钻孔深度均为10m，孔径115mm。利用钻孔注水装置向各个钻孔内注满水；利用带刻度的浮标16进行测量时，将浮标16沿钻孔中心放入孔中，待浮标16接触水面后将与浮标16相连的带刻度的线10拉直，读取孔口位置刻度线10上的刻度值。
采用带有刻度的浮标16进行***前水位下降时程曲线的人工记录，由秒表控制时间，每隔10min进行一次水位高程的读数；对***区域3行***作业；***完毕后，利用钻孔注水装置向各测试孔内重新注满水；采用带有刻度的浮标16对***后各测试孔的水位下降过程进行人工记录，再每隔5min进行一次水位高程的读数。对人工记录的数据进行分析，计算出***前五个钻孔的平均水位下降速率分别为0.38mm/s、0.36mm/s、0.38mm/s、0.34mm/s、0.33mm/s，***后五个钻孔的平均水位下降速率分别为42mm/s、27mm/s、13mm/s、5.5mm/s及1.8mm/s，根据式可计算出测试区3内5个钻孔在***载荷作用下的损伤因子分别为1#测试孔13为79%、2#测试孔14为76%、3#测试孔15为69%、4#测试孔16为60%、5#测试孔17为43%。
Claims (4)
1.一种测量与计算爆区周边岩体损伤因子的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）布孔：利用钻孔定位测量装置沿垂直于临空面的方向以3m～10m的间距布设钻孔，具体的钻孔间距根据岩体类别、裂隙发育程度确定；
钻孔的布设位置应保证位于本次***的爆区外侧；
（2）打孔：利用钻孔装置在布孔位置打孔，孔深≥10m，孔径≥80mm；
（3）注水：向钻孔内注满水；
（4）布设水液面的测量装置：利用投入式液位计进行测量时，将液位计沿孔中心放入孔中，当液位计放入至设定位置后，将与液位计相连的数据线固定至孔口，所述的液位计设定位置距离孔底≥50cm；利用带刻度的浮标进行测量时，将浮标沿钻孔中心放入孔中，待浮标接触水面后将与浮标相连的带刻度的线拉直，读取孔口位置刻度线上的刻度值；
（5）爆前数据采集：利用自动数据采集仪或人工记录***前各钻孔内的水位下降时程曲线；
（6）***：对***区域执行***作业；
（7）重新注水：***后向各钻孔内重新注满水；
（8）爆后数据采集：利用自动数据采集仪或人工记录***后各钻孔内的水位下降时程曲线；
（9）分析计算：采用损伤因子来表征***对周边岩体的损伤程度，损伤因子越大，***对周边岩体损伤得越厉害，建立钻孔周边岩体的损伤程度与到爆区（临空面）距离的关系；根据***前及***后各钻孔的水位变化时程曲线计算平均水位下降速率，设本次***前某一钻孔的平均水位下降速率为V i-b ，***后该钻孔的平均水位下降速率为V i-a ，则该位置由于***作用引起的损伤因子可用下式计算：
式中，D i 为钻孔i附近岩体由于本次***作用引起的损伤因子。
2.根据权利要求1所述的一种测量与计算爆区周边岩体损伤因子的方法，其特征在于所述的钻孔定位测量装置包括测量尺、罗盘和GPS。
3.根据权利要求1所述的一种测量与计算爆区周边岩体损伤因子的方法，其特征在于所述的钻孔装置为牙轮钻或潜孔钻。
4.根据权利要求1所述的一种测量与计算爆区周边岩体损伤因子的方法，其特征在于所述的水液面的测量装置包括投入式液位计或带刻度的浮标。
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