CN106226810A - 一种孔中地震探头及其围岩检测装置与检测方法 - Google Patents

一种孔中地震探头及其围岩检测装置与检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种孔中地震探头及其围岩检测装置与检测方法。孔中地震探头包括依次相接的一个震源装置和至少两个信号接收装置，且震源装置位于孔中地震探头的前端。每个信号接收装置包括一个载体、至少一个传感器芯体、至少一个贴壁耦合装置、一个隔震装置、至少一个隔音装置。这些信号接收装置的所有载体一字排开，每个载体的外壁上设置至少一个贴壁耦合装置，相邻两个载体之间通过一个隔震装置连接，每个载体内安装至少一个传感器芯体，且每个载体内的这些传感器芯体罩有至少一个隔音装置。本发明便携、实现多角度钻孔自耦合，地震波数据信噪比高，利用地震勘探技术可形成波速结果、频率曲线、面波测试结果、反射及散射剖面等成果。

Description

一种孔中地震探头及其围岩检测装置与检测方法
技术领域
本发明涉及一种孔中地震探头、应用所述孔中地震探头的检测装置、所述检测装置的检测方法，尤其涉及一种孔中地震探头、应用所述孔中地震探头的基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测装置、所述检测装置的检测方法。
背景技术
天然状态下的地壳岩层，通常处于应力平衡状态，由于在岩体中开挖巷道而改变了岩体的边界条件，破坏了岩体的相对平衡状态，使岩体中的天然应力场发生变化，在巷道周围一定范围内重新产生新的应力平衡。所谓的围岩松动圈，就是由于围岩应力重新分布，在巷道围岩一定范围内形成应力松驰区，也称围岩松动范围(引用文献：史永东，张凯等，弹性波测试技术在巷道围岩松动圈测试中的应用，2002，18(06)：1-2)。
由于围岩松动圈存在于围岩内部，不能直接进行观测，需要依靠一定的技术手段，因此如何可靠地测试出松动圈范围成为工程技术人员非常关心的一个问题。巷道围岩松动圈的测试技术很多，并随着岩土工程和科学技术的不断进步而发展，其中主要包括声波法，多点位移计法，地质雷达法，地震波法，电阻率法和渗透法等。声波方法在测试中，经常要提供风和水管，工作量较大。采用水作为声波探头与岩石孔壁的耦合媒介，对水的流量、压力和水质要求较高，实际操作困难，在软岩和煤层中测试困难；多点位移计测试方法观测工作量大，仪器为一次性消耗，费用高，精度较差，所需时间较长；地质雷达法仪器易受金属干扰；电阻率法测量方便、测试范围大，需要良好的电极布置的技术要求高；渗透率法缺点是对于软岩和遇水膨胀的岩层，测试困难，工作量大；地震波法大多在钻孔外进行探测，探测范围较大，但对于孔内探测，探头布置、仪器安装较困难，国内应用也较少(贾颖绚，宋宏伟，巷道围岩松动圈测试技术与探讨，2004(10)：149-150)。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对背景技术的不足提出提供了一种孔中地震探头、应用所述孔中地震探头的基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测装置、所述检测装置的检测方法，所述孔中地震探头具有小型化、稳定性强的特点，所述检测装置及其检测方法具有自动化程度高、精度高、工作效率高、且易便携的特点。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种孔中地震探头；其包括依次相接的一个震源装置和至少两个信号接收装置，且震源装置位于孔中地震探头的前端；每个信号接收装置包括一个载体、至少一个传感器芯体、至少一个贴壁耦合装置、一个隔震装置、至少一个隔音装置；这些信号接收装置的所有载体一字排开，每个载体的外壁上设置至少一个贴壁耦合装置，相邻两个载体之间通过一个隔震装置连接，每个载体内安装至少一个传感器芯体，且每个载体内的这些传感器芯体罩有至少一个隔音装置。
作为上述方案的进一步改进，传感器芯体的灵敏度方向垂直于孔中地震探头沿钻孔延伸的方向；或者传感器芯体的灵敏度方向平行于孔中地震探头沿钻孔延伸的方向；或者传感器芯体在相应载体内的数量为两个及以上时，至少有一个传感器芯体的灵敏度方向垂直于孔中地震探头沿钻孔延伸的方向，且至少有一个传感器芯体的灵敏度方向平行于孔中地震探头沿钻孔垂直的方向。
作为上述方案的进一步改进，每个载体内的传感器芯体的数量为两个及以上时，每个传感器芯体罩一个隔音装置，或者所有的传感器芯体共同罩一个隔音装置。
作为上述方案的进一步改进，孔中地震探头后端的载体的端面上设置有便于孔中地震探头连接用的连接头。
本发明还提供一种基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测装置，其采用上述任意孔中地震探头。
作为上述方案的进一步改进，所述检测装置还包括导杆、连接线及处理设备；孔中地震探头通过导杆推送至钻孔中，并通过连接线与所述处理设备电性连接。
进一步地，所述处理设备包括无线地震采集基站、移动终端；孔中地震探头通过连接线与无线地震采集基站相连，移动终端与无线地震采集基站实现无线通讯；移动终端为手持式Pad终端或手机。
本发明还提供一种基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测方法，其应用于基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测装置中；所述检测方法包括以下步骤：
一、所探测装置在钻孔中进行地震探测，通过导杆将孔中地震探头推送至钻孔中，并使孔中地震探头的贴壁耦合装置与钻孔的贴壁耦合；
二、采用钻孔外人工激发地震波或钻孔内的震源装置激发地震波的方法实现双模式地震信号激发，并通过孔中地震探头中的传感器芯体组合获取围岩目标探测区域内的地震信号；
三、无线地震采集基站将步骤二中的地震信号进行数据处理并转换为数字地震信号，最终传送至移动终端，移动终端通过提取所述数字地震信号中地震波的视速度、频率和视波长，进而分析获取目标探测区域围岩岩体的地震波波速及能量衰减情况，进而分析岩体的切向及径向应力变化、完整性及强度变化，测定围岩塑性松动圈的范围，获得岩体强度及受力情况之间的联系，确定合理的支护参数。
作为上述方案的进一步改进，在步骤二中，探测时，钻孔外人工激发地震波或钻孔内的震源装置激发地震波的过程中，孔中地震探头沿钻孔方向推进移动，排列长度及叠加次数增加，进而获得钻孔周围整个空间的地震波速度及频率信息。
作为上述方案的进一步改进，在步骤三中，所述数字地震信号的数据处理为：根据反射地震波法，通过不同共中心点CMP地震道的叠加，得到二维反射叠加剖面；根据散射地震波法，通过抽取共散射点CSP道集，叠加处理后得到散射叠加剖面；根据面波处理方法，分析面波数据频散特征，并进一步由频散曲线及衰减特征获取介质分层速度信息。
本发明的有益效果如下：
1、所采用的基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测装置结构简单且设计合理，便于携带及安装，操作简单快捷，工作效率较高，主要由孔中探头、导杆、无线地震采集基站、连接大线及手持式终端组成；
2、所采用的基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测装置利用地震勘探原理采集地震信号，可实时监测地震数据质量，数据真实可靠，探测精度高；
3、本发明的孔中探头具有特制的贴壁耦合装置，因此不受钻孔方位及角度的影响，不需要依靠耦合剂进行工作，适用于各种方位及角度的钻孔、含水孔及干孔，操作简单，工作效率高；
4、本发明的孔中探头集成了震源装置，可实现地震信号的孔内激发-孔内接收，对于钻孔内部周围空间物性探查更为有效，同时支持地震信号孔外激发-孔内接收的模式，实现多种观测***下的围岩松动探查；
5、本发明的孔中探头内有隔音装置，在传感器接收地震信号的同时，可以有效的隔绝声波干扰，提高地震数据的信噪比，探测精度高。
附图说明
图1是本发明基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测装置的结构示意图。
图2是本发明孔中探头实施例1的结构示意图。
图3是本发明孔中探头实施例2的结构示意图。
图4是本发明孔中探头实施例3的结构示意图。
图5是本发明孔中探头实施例4的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测装置包括孔中地震探头1、导杆2、连接线4及处理设备。孔中地震探头1通过导杆2推送至钻孔中，并通过连接线4与所述处理设备电性连接。所述处理设备通过孔中地震探头1获取围岩目标探测区域内的地震信号并进行处理。
所述处理设备可采用一些工控主机、上位机等等，可有线连接也可无线连接。为了方便应用，所述处理设备可采用无线通讯方式，如包括无线地震采集基站3、移动终端5。移动终端5可为手持式Pad终端5或手机等等便携式的移动终端。孔中地震探头1通过连接线4与无线地震采集基站3相连，移动终端5与无线地震采集基站3实现无线通讯。
在本实施例中，基于地震波法的围岩松动圈探测装置包括孔中地震探头1、导杆2、无线地震采集基站3、连接线4及手持式Pad终端。孔中地震探头1通过导杆2推送至钻孔中，孔中地震探头1通过连接线4与无线地震采集基站3相连，所述手持式终端通过WiFi无线设置参数及传输地震数据，并实时监测地震数据质量。探测时通过导杆2将孔中地震探头1送入钻孔中，孔外震源或孔内震源装置激发地震波过程中，孔中地震探头1沿钻孔方向推进移动，排列长度及叠加次数增加，进而获得钻孔周围整个空间的地震波速度及频率信息。
孔中地震探头1的结构有很多种，请结合图2，实施例1的孔中地震探头1包括依次相接的一个震源装置10和至少两个信号接收装置。每个信号接收装置包括一个载体12、至少一个传感器芯体6、至少一个贴壁耦合装置7、一个隔震装置8、至少一个隔音装置9。
这些信号接收装置的所有载体12一字排开，每个载体12上设置至少一个贴壁耦合装置7，相邻两个载体12之间通过一个隔震装置8连接。每个载体12内安装至少一个传感器芯体6，且每个载体12内的这些传感器芯体6罩有至少一个隔音装置9。
在本实施例中，信号接收装置的数量为2个，传感器芯体6的数量为2个。根据2个信号接收装置，可知贴壁耦合装置7的数量为2个，隔震装置8的数量为2个，隔音装置9的数量为2个。震源激发装置即震源装置10位于孔中地震探头1的前端，隔音装置9、传感器芯体6、隔震装置8、贴壁耦合装置7从孔中地震探头1后端可按固定间距有序的向前端排列布置。两个信号接收装置之间、接收装置与震源装置10之间均采用特制隔振装置8，两个信号接收装置之间接收地震信号互不干扰。
传感器芯体6外部罩有隔音装置9，有利于隔绝声波干扰，提高数据质量。每个载体12内的传感器芯体6的数量为两个及以上时，每个传感器芯体6可罩一个隔音装置9，或者也可所有的传感器芯体6共同罩一个隔音装置9。孔中地震探头1后端的载体12的端面上设置有便于孔中地震探头1连接用的连接头11，孔中地震探头1后端的连接头11作用为便于与导杆2相连。
连接头11可为螺纹结构。导杆2为孔中地震探头1的推送装置，通过与孔中地震探头1后端螺纹结构相连接，将孔中地震探头1推送至钻孔中，导杆2可采用多根连接的方式，便于拆卸及组装。
传感器芯体6的灵敏度方向可垂直于孔中地震探头1沿钻孔延伸的方向，也可平行于孔中地震探头1沿钻孔延伸的方向。传感器芯体6在相应载体12内的数量为两个及以上时，所有传感器芯体6的灵敏度方向可垂直于孔中地震探头1沿钻孔延伸的方向，也可平行于孔中地震探头1沿钻孔延伸的方向；甚至，还可以至少有一个传感器芯体6的灵敏度方向垂直于孔中地震探头1沿钻孔延伸的方向，且至少有一个传感器芯体6的灵敏度方向平行于孔中地震探头1沿钻孔垂直的方向。
在本实施例中，两个高灵敏度传感器芯体6为单分量，传感器灵敏度方向为垂直于孔中地震探头方向，此时孔外激发地震波或孔内震源装置激发地震波时(即采用钻孔外的人工激发地震波或钻孔内的震源装置时)，传感器主要接收地震纵波信号，可进行纵波地震数据分析。
请参阅图3，实施例2的孔中地震探头，其信号接收装置的数量也是两个，包括2个高灵敏度传感器芯体6、2个贴壁耦合装置7、2个隔振装置8与2个隔音装置9。从探头后端按固定间距依次向前端排列布置，两个信号接收装置之间、信号接收装置与前端震源激发装置之间采用特制隔振装置8，信号接收装置之间接收地震信号互不干扰，传感器芯体6外部罩有隔音装置9，有利于隔绝声波干扰，提高数据质量；孔中地震探头后端的连接头11作用为与导杆2相连。
两个高灵敏度传感器芯体6为单分量，然而传感器芯体6灵敏度方向为平行于孔中地震探头方向，此时孔外激发地震波或孔内震源装置激发地震波时，传感器芯体6主要接收地震横波信号，可进行横波地震数据分析。
可见，实施例2与实施例1的不同之处在于地震信号接收装置的高灵敏度传感器芯体6的灵敏度方向为水平方向，更有利于接收地震横波信号，该实施例为横波探测方法。
请参阅图4，实施例3的孔中地震探头，其信号接收装置的数量还是为2个，包括4个高灵敏度传感器芯体6、2个贴壁耦合装置7、2个隔振装置8与2个隔音装置9。从探头后端按固定间距依次向前端排列布置，4个高灵敏度传感器芯体6两两组合为两分量，每两个传感器芯体6组合方式如下：传感器芯体6之一灵敏度方向为垂直于空中探头方向，另一只传感器芯体6灵敏度方向为平行于孔中地震探头方向，两者灵敏度方向垂直。两个信号接收装置组合之间、信号接收装置与前端震源激发装置之间采用特制隔振装置8，信号接收装置之间接收地震信号互不干扰，传感器芯体6外部罩有隔音装置9，有利于隔绝声波干扰，提高数据质量；孔中地震探头后端的连接头11作用为与导杆2相连。
可见，实施例3与实施例1的不同之处在于地震信号接收装置的高灵敏度传感器芯体6的数量及组合方式，4个传感器芯体6为两两组合形式，各组合为两分量，灵敏度方向为垂直于孔中地震探头方向和平行于孔中地震探头方向，更有利于进行面波探测。
请参阅图5，实施例4的孔中地震探头，其信号接收装置的数量为4个，包括4个高灵敏度传感器芯体6、4个贴壁耦合装置7、4个隔振装置8与4个隔音装置9。从探头后端按固定间距依次向前端排列布置，4个信号接收装置之间、信号接收装置与前端震源激发装置之间采用特制隔振装置8，接收装置之间接收地震信号互不干扰，传感器芯体6外部罩有隔音装置9，有利于隔绝声波干扰，提高数据质量；孔中地震探头后端的连接头11作用为与导杆2相连。
4个高灵敏度传感器芯体6为单分量，传感器芯体6灵敏度方向为垂直于孔中地震探头方向，此时孔外激发地震波或孔内震源装置激发地震波时，传感器芯体6主要接收地震纵波信号，可进行纵波地震数据分析。
综上所述，当高灵敏度传感器芯体为单分量时，传感器芯体灵敏度方向为垂直于孔中地震探头方向，此时孔外激发地震波或孔内震源装置激发地震波时，传感器芯体主要接收地震纵波信号，可进行纵波地震数据分析。
当高灵敏度传感器芯体为单分量时，传感器芯体灵敏度方向为平行于孔中地震探头方向，此时孔外激发地震波或孔内震源装置激发地震波时，传感器芯体主要接收地震横波信号，可进行横波地震数据分析。
当高灵敏度传感器芯体为两分量时，传感器芯体之一灵敏度方向为垂直于空中探头方向，另一只传感器芯体灵敏度方向为平行于孔中地震探头方向，两者灵敏度方向垂直，此时孔外激发地震波或孔内震源装置激发地震波时，传感器芯体同时接收地震纵波及横波信号，可进行面波地震数据分析。
本发明的基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测装置，在应用中采用基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测方法，该方法主要包括三个实施步骤。
一、所探测装置在钻孔中进行地震探测，通过导杆2将孔中地震探头1推送至钻孔中，并使孔中地震探头1的贴壁耦合装置7与钻孔的贴壁耦合。
二、采用钻孔外的人工激发地震波或钻孔内的震源装置10激发地震波的方法实现双模式地震信号激发，并通过孔中地震探头1中的传感器芯体6组合获取围岩目标探测区域内的地震信号。
在步骤二中，探测时，钻孔外人工激发地震波或钻孔内的震源装置10激发地震波的过程中，孔中地震探头1沿钻孔方向推进移动，排列长度及叠加次数增加，进而获得钻孔周围整个空间的地震波速度及频率信息。
三、无线地震采集基站3将步骤二中的地震信号进行数据处理并转换为数字地震信号，最终传送至移动终端5，移动终端5通过提取所述数字地震信号中地震波的视速度、频率和视波长，进而分析获取目标探测区域围岩岩体的地震波波速及能量衰减情况，进而分析岩体的切向及径向应力变化、完整性及强度变化，测定围岩塑性松动圈的范围，获得岩体强度及受力情况之间的联系，确定合理的支护参数。无线地震采集基站3可将步骤二中的地震信号进行前端调理、模/数转换、放大等处理，转换为数字地震信号，最终经由无线通信传输技术传送至所述手持式终端。
在步骤三中，所述地震波波速及能量衰减情况的判断需通过围岩松动圈探测地震波动理论进行分析，由弹性波的波动理论可知，在无限各向同行介质中的波动方程为：式中VP为地震纵波，VS为地震横波，基于均匀各向同性弹性半空间的边界条件及初始条件，得到对应的波速与岩石的弹性模量E、泊松比σ、密度ρ的关系式为:
巷道开挖后，巷道围岩受力条件发生变化，在应力作用下，围岩将松动变形，岩体性质发生变化，对应的地震波速度也发生变化，因此通过测量钻孔不同深度处围岩(煤体)的地震纵波、横波速度，实现围岩松动圈范围的判别。
在步骤三中，所述数字地震信号的数据处理为：根据反射地震波法，通过不同共中心点CMP地震道的叠加，得到二维反射叠加剖面；根据散射地震波法，通过抽取共散射点CSP道集，叠加后得到散射叠加剖面；根据面波处理方法，分析面波数据频散特征，并进一步由频散曲线及衰减特征获取介质分层速度信息。
在本实施例中，本探测方法还可包括下列顺序的实施步骤：
(1)根据探测要求，设置探测***，即确定孔中地震探头1中高灵敏度传感器芯体6的数量、灵敏度方向以及激发-接收模式，根据需要选择孔外激发地震波或由孔中地震探头1的震源装置10在孔内激发地震波，同时确定每次移动的步距，并将孔中地震探头1、导杆2、无线地震采集基站3、连接线4组装完成，同时将手持式终端通过WiFi与无线地震采集基站3连接；
(2)将孔中地震探头1通过导杆2推送至钻孔指定位置，孔外震源或孔内震源装置10激发地震波过程中，利用手持式终端连接无线地震采集基站3，在无线模式下进行参数设置及数据传输，正式开始前需进行试触发，采集第一次激发的地震信号，接收地震波形，实时判断数据质量，如果地震数据初至明显，有效波清晰可辨，则按照当前参数进行数据采集，否则需删除当前数据，重新进行地震数据采集；
(3)按照步骤(1)中的探测***确定移动步距，即震源装置10每次激发结束后，整个探测装置沿钻孔方向测线移动的距离，并按照步骤(2)进行数据采集，并实时监测数据质量，孔中地震探头1沿钻孔方向推进移动，排列长度及叠加次数增加，进而获得钻孔周围整个空间的地震波速度及频率信息；
(4)通过数据处理***，分析地震数据，根据观测***进行数据分析，进而获得地震波速结果、频率深度曲线、反射及散射叠加剖面及面波测试结果。
孔中地震探头1通过导杆2推送至钻孔中，通过孔中地震探头1上的贴壁耦合装置7与钻孔孔壁良好耦合，孔中地震探头1通过连接线4与钻孔外部无线地震采集基站3相连，可采用钻孔外人工激发地震波或钻孔内震源激发装置激发地震波，通过孔中地震探头1中的信号接收装置接收地震信号，手持式终端通过WiFi与无线地震采集基站3相连，并通过无线进行参数设置及地震数据传输，实时监测地震数据质量。本发明便携、实现多角度钻孔自耦合，地震波数据信噪比高，利用地震勘探技术可形成波速结果、频率曲线、面波测试结果、反射及散射剖面等成果。
综上所述，本发明具备以下优势：
1、可实时监测数据质量，探测效率快、精度高大，孔中地震波法通过对地震数据的处理与判别分析，可获得波速或频率深度曲线、反射及散射叠加剖面及面波测试等结果；
2、双激发模式，既可孔外激发-孔内接收，也可孔内激发-孔内接收，实现不同观测***下地震数据的采集；
3、孔中地震探头通过特定的金属贴壁耦合模块与钻孔快速良好耦合，不受孔倾角限制(如仰孔)；
4、特制的隔振装置与隔音装置，检波器之间接收地震信号互不影响，且隔绝声波干扰，数据信噪比高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种孔中地震探头；其特征在于：其包括依次相接的一个震源装置(10)和至少两个信号接收装置，且震源装置(10)位于孔中地震探头(1)的前端；每个信号接收装置包括一个载体(12)、至少一个传感器芯体(6)、至少一个贴壁耦合装置(7)、一个隔震装置(8)、至少一个隔音装置(9)；这些信号接收装置的所有载体(12)一字排开，每个载体(12)的外壁上设置至少一个贴壁耦合装置(7)，相邻两个载体(12)之间通过一个隔震装置(8)连接，每个载体(12)内安装至少一个传感器芯体(6)，且每个载体(12)内的这些传感器芯体(6)罩有至少一个隔音装置(9)。
2.如权利要求1所述的孔中地震探头，其特征在于：传感器芯体(6)的灵敏度方向垂直于孔中地震探头(1)沿钻孔延伸的方向；或者传感器芯体(6)的灵敏度方向平行于孔中地震探头(1)沿钻孔延伸的方向；或者传感器芯体(6)在相应载体(12)内的数量为两个及以上时，至少有一个传感器芯体(6)的灵敏度方向垂直于孔中地震探头(1)沿钻孔延伸的方向，且至少有一个传感器芯体(6)的灵敏度方向平行于孔中地震探头(1)沿钻孔垂直的方向。
3.如权利要求1所述的孔中地震探头，其特征在于：每个载体(12)内的传感器芯体(6)的数量为两个及以上时，每个传感器芯体(6)罩一个隔音装置(9)，或者所有的传感器芯体(6)共同罩一个隔音装置(9)。
4.如权利要求1所述的孔中地震探头，其特征在于：孔中地震探头(1)后端的载体(12)的端面上设置有便于孔中地震探头(1)连接用的连接头(11)。
5.一种基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测装置，其特征在于：其采用如权利要求1至4中任意一项所述的孔中地震探头。
6.如权利要求5所述的基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测装置，其特征在于：所述检测装置还包括导杆(2)、连接线(4)及处理设备；孔中地震探头(1)通过导杆(2)推送至钻孔中，并通过连接线(4)与所述处理设备电性连接。
7.如权利要求6所述的基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测装置，其特征在于：所述处理设备包括无线地震采集基站(3)、移动终端(5)；孔中地震探头(1)通过连接线(4)与无线地震采集基站(3)相连，移动终端(5)与无线地震采集基站(3)实现无线通讯；移动终端(5)为手持式Pad终端(5)或手机。
8.一种基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测方法，其应用于如权利要求7所述的基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测装置中；其特征在于：所述检测方法包括以下步骤：
一、所探测装置在钻孔中进行地震探测，通过导杆(2)将孔中地震探头(1)推送至钻孔中，并使孔中地震探头(1)的贴壁耦合装置(7)与钻孔的贴壁耦合；
二、采用钻孔外人工激发地震波或钻孔内的震源装置(10)激发地震波的方法实现双模式地震信号激发，并通过孔中地震探头(1)中的传感器芯体(6)组合获取围岩目标探测区域内的地震信号；
三、无线地震采集基站(3)将步骤二中的地震信号进行数据处理并转换为数字地震信号，最终传送至移动终端(5)，移动终端(5)通过提取所述数字地震信号中地震波的视速度、频率和视波长，进而分析获取目标探测区域围岩岩体的地震波波速及能量衰减情况，进而分析岩体的切向及径向应力变化、完整性及强度变化，测定围岩塑性松动圈的范围，获得岩体强度及受力情况之间的联系，确定合理的支护参数。
9.如权利要求8所述的基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测方法，其特征在于：在步骤二中，探测时，钻孔外人工激发地震波或钻孔内的震源装置(10)激发地震波的过程中，孔中地震探头(1)沿钻孔方向推进移动，排列长度及叠加次数增加，进而获得钻孔周围整个空间的地震波速度及频率信息。
10.如权利要求8所述的基于地震波法的围岩松动与围岩分级检测方法，其特征在于：在步骤三中，所述数字地震信号的数据处理为：根据反射地震波法，通过不同共中心点CMP地震道的叠加，得到二维反射叠加剖面；根据散射地震波法，通过抽取共散射点CSP道集，叠加处理后得到散射叠加剖面；根据面波处理方法，分析面波数据频散特征，并进一步由频散曲线及衰减特征获取介质分层速度信息。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107024719A (zh) * 2017-04-13 2017-08-08 西安振兴泽博智能震感科技有限公司 一种动圈传感器
CN107102352A (zh) * 2017-06-14 2017-08-29 四川大学 一种微震传感器可重复使用的微震监测***
CN107132572A (zh) * 2017-06-14 2017-09-05 四川大学 用于岩体破裂微震测试的试验平台
CN107290778A (zh) * 2017-06-14 2017-10-24 四川大学 一种机械耦合式微震监测***
CN109870229A (zh) * 2019-03-08 2019-06-11 长江水利委员会长江科学院 隧洞围岩波速和松动圈厚度测试装置及方法
CN110673205A (zh) * 2019-11-05 2020-01-10 合肥工业大学 带应变片粘贴结构的微震传感器取放装置及其使用方法
CN110988984A (zh) * 2019-12-23 2020-04-10 山东大学 可快速固定的无线检波器装置
CN111879856A (zh) * 2020-08-31 2020-11-03 福州大学 高应力软岩隧道松动圈超声波测试声耦合方法
CN112067482A (zh) * 2020-09-02 2020-12-11 内蒙古大学 一种智能化模拟地震加载试验箱
CN112257789A (zh) * 2020-10-26 2021-01-22 西南交通大学 对围岩等级进行识别的方法
CN114114407A (zh) * 2020-08-27 2022-03-01 长沙尚阵探测科技有限公司 一种地震波探测用表面波和直达横波压制处理方法
CN114324601A (zh) * 2021-11-04 2022-04-12 武汉长盛工程检测技术开发有限公司 基桩桩孔岩深度与岩石强度检测方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102279411A (zh) * 2011-07-01 2011-12-14 刘白杨 随钻地震波发生器及使用方法
CN103696764A (zh) * 2012-09-28 2014-04-02 中国石油化工股份有限公司 随钻地震振动信号采集***
US20140307525A1 (en) * 2013-04-10 2014-10-16 Cgg Services Sa Drone seismic sensing method and apparatus
CN205958766U (zh) * 2016-08-30 2017-02-15 安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司 一种孔中地震探头及其围岩检测装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102279411A (zh) * 2011-07-01 2011-12-14 刘白杨 随钻地震波发生器及使用方法
CN103696764A (zh) * 2012-09-28 2014-04-02 中国石油化工股份有限公司 随钻地震振动信号采集***
US20140307525A1 (en) * 2013-04-10 2014-10-16 Cgg Services Sa Drone seismic sensing method and apparatus
CN205958766U (zh) * 2016-08-30 2017-02-15 安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司 一种孔中地震探头及其围岩检测装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
白金朋，等: "深孔空心包体法地应力测量仪及其应用实例", 《岩石力学与工程学报》 *

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107024719A (zh) * 2017-04-13 2017-08-08 西安振兴泽博智能震感科技有限公司 一种动圈传感器
CN107102352A (zh) * 2017-06-14 2017-08-29 四川大学 一种微震传感器可重复使用的微震监测***
CN107132572A (zh) * 2017-06-14 2017-09-05 四川大学 用于岩体破裂微震测试的试验平台
CN107290778A (zh) * 2017-06-14 2017-10-24 四川大学 一种机械耦合式微震监测***
CN107290778B (zh) * 2017-06-14 2023-02-28 四川大学 一种机械耦合式微震监测***
CN109870229A (zh) * 2019-03-08 2019-06-11 长江水利委员会长江科学院 隧洞围岩波速和松动圈厚度测试装置及方法
CN109870229B (zh) * 2019-03-08 2019-12-03 长江水利委员会长江科学院 隧洞围岩波速和松动圈厚度测试装置及方法
CN110673205B (zh) * 2019-11-05 2021-05-25 合肥工业大学 带应变片粘贴结构的微震传感器取放装置及其使用方法
CN110673205A (zh) * 2019-11-05 2020-01-10 合肥工业大学 带应变片粘贴结构的微震传感器取放装置及其使用方法
CN110988984B (zh) * 2019-12-23 2021-08-17 山东大学 可快速固定的无线检波器装置
CN110988984A (zh) * 2019-12-23 2020-04-10 山东大学 可快速固定的无线检波器装置
CN114114407A (zh) * 2020-08-27 2022-03-01 长沙尚阵探测科技有限公司 一种地震波探测用表面波和直达横波压制处理方法
CN114114407B (zh) * 2020-08-27 2023-09-15 长沙尚阵探测科技有限公司 一种地震波探测用表面波和直达横波压制处理方法
CN111879856A (zh) * 2020-08-31 2020-11-03 福州大学 高应力软岩隧道松动圈超声波测试声耦合方法
CN112067482A (zh) * 2020-09-02 2020-12-11 内蒙古大学 一种智能化模拟地震加载试验箱
CN112067482B (zh) * 2020-09-02 2023-11-17 内蒙古大学 一种智能化模拟地震加载试验箱
CN112257789A (zh) * 2020-10-26 2021-01-22 西南交通大学 对围岩等级进行识别的方法
CN114324601A (zh) * 2021-11-04 2022-04-12 武汉长盛工程检测技术开发有限公司 基桩桩孔岩深度与岩石强度检测方法及装置

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