[发明专利]一种扰动应力-微震同时空集成传感系统及方法

说明书

本发明公开了一种扰动应力‑微震同时空集成传感系统，包括输出装置、集成传感装置和数据处理装置，集成传感装置获得微震数据和应力数据并发送给数据处理装置。数据处理装置，用于对微震数据和应力数据进行处理获得微震信号数据和扰动应力数据，还用于根据微震信号数据通过扰动应力‑微震同时空集成传感模型计算获得计算扰动应力，还用于将微震信号数据、实测扰动应力、微震信号类型、以及计算扰动应力输送到外部输出装置。本发明还公开了一种扰动应力‑微震同时空集成传感方法。本发明现场监测的实测扰动应力与训练后的扰动应力‑微震同时空集成传感模型计算得出的计算扰动应力相结合，为施工开挖与支护设计提供参考依据。

技术领域

本发明属于应力测量与微震监测技术领域，具体涉及一种扰动应力-微震同时空集成传感系统，还涉及一种扰动应力-微震同时空集成传感方法，适用于工程开挖、支护设计与灾害的预警与防治。

背景技术

随着我国工程建设领域逐渐深部化，深部岩体开挖后因高地应力而导致的工程灾害日益突出，严重制约着工程建设的发展。岩体发生破坏所受的应力包括原岩应力和扰动应力，原岩应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，它是引起采矿、水利水电、土木建筑、铁道、公路、军事和其他各种地下或露天岩石开挖工程变形和破坏的根本作用力。扰动应力是指工程岩体受开挖扰动所产生的应力。微震监测技术作为一种切实有效的监测预警方法，通过对施工过程中岩石破裂以及现场施工产生的微震波动进行监测，计算得出岩石破裂事件发生的时间、空间、振幅、速度和能量分布，进而对工程围岩的能量富集状态进行评估，实现岩爆的监测和预警，现已广泛使用于矿山、隧道和水利水电工程建设领域。

传统地应力测量方法如水压致裂法、应力解除法等，只能单次测量原岩应力，在现场实际工程中受开挖环境影响，爆破、钻孔等开挖行为必定会产生扰动应力，同时也会产生相应的微震波，当扰动应力过大超过岩石强度时，会对工程开挖与支护结构产生严重的影响，通过应力测量装置可测得原岩应力与扰动应力数值σ_i，对施工开挖与支护设计提供了基础；而借助微震监测装置可以得到微震信号的波形传播速度V、最大振幅A_max、主频F、振动加速度a、P-S波到时差T_d等特征参数，通过后期处理可得出微震源定位、能量分布以及预测地区岩爆发生的概率，实现对岩爆灾害的监测预警与防控。

然而实际上受客观环境与主观因素的影响，无论是微震监测还是应力测量的过程都是复杂的，所以考虑微震事件与该事件引起的扰动应力之间的关系以及运用二者之间的关系解决实际问题对工程灾害防治尤为重要，例如当仪器使用时间较长时，复杂的现场环境会对仪器产生损伤，导致所测量的结果有很大的误差，无法反应现场实际情况。通过将应力测量技术与微震监测技术结合起来，可以实现对围岩应力测量与岩爆灾害分析预测的双重校正，减小误差，同时应力测量与微震监测与灾害发生机理有一定的联系，通过分析其特征参数可以进行灾害的预警与防控，减少损失，规避风险。

综上所述，应力测量与微震监测对于支护变形、岩爆等工程灾害的预警防治都至关重要，同时二者之间的关系问题更需要进一步研究分析，进而将其应用到实际工程中，解决现场问题对工程灾害进行防治。

发明内容

本发明的目的在于针对现有工程情况与技术上存在的缺陷，提供一种扰动应力-微震同时空集成传感系统，还提供一种扰动应力-微震同时空集成传感方法。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种扰动应力-微震同时空集成传感系统，包括输出装置，还包括集成传感装置和数据处理装置，

集成传感装置，用于获得微震数据和应力数据，并将微震数据和应力数据发送给数据处理装置，