[发明专利]一种岩体破坏失稳预警识别的方法

摘要

本发明属于矿山安全领域，涉及一种利用应力位移监测实现岩体破坏失稳预警识别的方法。其特征是在开挖岩体确定监测区域，并进行编号，利用钻孔应力计和多点位移计监测岩体应力和变形变化，并实时监测，然后换算岩体正切模量值，掌握其变化趋势，判定是否进行岩体破坏失稳预警。该方法施工简单、成本低、效果好，具有较好的可靠性和预警准确度，缩短了岩体破坏失稳预警的时间，改善了施工安全环境，避免了人员设备损失。本发明适用于岩体开挖的矿山、隧道、边坡及水电站硐室等领域。

主权项

1.一种岩体破坏失稳预警识别的方法，其特征在于，所述方法是利用岩体开挖受力通过弹性阶段后的正切模量斜率降低来预警岩体破坏失稳的发生；具体步骤如下：(1)根据多点位移计的径向尺寸，在开挖面的垂直方向实施钻孔，直径为45mm～76mm，钻孔长度为开挖空间尺寸半径r₀的3倍以上，长度记为L，产生的位移值为Δl，单位均为mm，最深的位移监测点应处于原岩应力区，锚固点数量为3-5个，用来掌握岩体受力应变变化情况；(2)钻孔应力计监测应力方向应与多点位移计监测位移方向保持一致，首先将固定工具与传感器连接起来，安装杆插入传感器的中心凹槽中，确定传感器监测应力方向，将传感器的数据传输电缆端口连接上读数仪，显示频率；然后，一手紧握外面的固定工具使它不转动，用另一手顺时针拧动安装工具，给传感器一个初始应力，直到显示的压力值达到比初始频率低5Hz～10Hz时，停止扭动安装工具；将安装杆抽出，再将固定工具退出钻孔，传感器安装完毕；待频率稳定后，记录此时传感器的频率作为初始频率，输入仪表进行调零；以后操作仪表可直接表示岩体的应力增量值Δσ；(3)利用监测位移增量值Δl与钻孔最深锚点长度L换算应变增量值Δε，然后，利用应力增量值Δσ与应变增量Δε换算正切模量E_t，方法是其中Δσ＝σ_i-σ_i-1、Δl＝l_i-l_i-1、Δϵ=ΔlL;]]>(4)预警识别过程如下：1)按照设计要求实施钻孔；2)利用安装杆安装多点位移计，最深锚固点处于原岩状态；3)利用安装杆安装钻孔应力计，要求钻孔应力计测量应力方向为多点位移计位移方向；4)按照设计把位移和应力监测网络连接电脑，形成可以实时进行应力位移监测的网络；5)通过监测网络，定期监测数据，分析其结果，应力增量值Δσ＝σ_i-σ_i-1，应变增量值Δϵ=ΔlL=li-li-1L,]]>换算正切模量值Et=ΔlΔϵ;]]>根据岩体受力本构关系，在岩体受损伤进入屈服区后，出现正切模量下降的现象；进行正切模量数据分析处理，获得正切模量值的斜率找出k降低的点；根据正切模量斜率k的变化进行岩体破坏失稳预警，当正切模量斜率k为增加或不变时，岩体处于压密或弹性阶段，不会产生岩体破坏失稳；当正切模量斜率k降低时，岩体进入屈服区，开始产生次生裂纹的萌生、扩展、连通导致破坏失稳；所以，把岩体的正切模量斜率k降低点作为破坏失稳的预警点。