[发明专利]岩体应力发展长期实时监测及岩爆预警可视化装置及方法

说明书

本发明公开了一种岩体应力发展长期实时监测及岩爆预警可视化装置及方法，装置由监测杆杆头、监测杆杆身、监测杆杆尾和动力模块组成；监测杆杆身设置在监测杆杆头和监测杆杆尾之间，并且外壁上设置有压力传感器、显微镜头和钻头。监测杆杆身同时兼具岩体锚杆作用，其行进到岩体内部长期置于岩体中，岩体应力发展过程由监测杆杆身外壁上布置的压力传感器测量；压力传感器测量得到的数据由数据处理模块进行处理后，算出监测装置周围岩体的环向应力，并对岩爆等级进行预测，最后将结果在数据显示屏上显示；图像处理及显示模块可以实时显示显微镜头拍摄的图像，并且无线信号发射器可以将该图像传到外界设备上实时显示。

技术领域

本发明属于岩体监测技术领域，具体涉及一种岩体应力发展长期实时监测及岩爆预警可视化装置及方法。

背景技术

目前对岩体应力监测的方法有：扁千斤顶法、钻孔套心应力解除法、水压致裂法。扁千斤顶法是一种一维应力测量方法，只能测量测量点处垂直于扁千斤顶方向的应力分量；钻孔套心应力解除法通过测量套心应力解除前后的孔径，来计算应力大小和方向，但是孔径的测量误差较大，导致最后的应力计算结果误差较大；水压致裂法要求岩石是完整的，非渗透性的，并且主应力方向测量不准确；另外，这些方法不能对岩体的应力和微观结构进行长期实时监测。

岩爆的预测主要采用现场实测法，但是需专用监测设备，如声发射仪或微震监测系统，受测量设备精度和成本的影响，发展相对缓慢。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种岩体应力发展长期实时监测及岩爆预警可视化装置及方法。

本发明的装置所采用的技术方案是：一种岩体应力发展长期实时监测及岩爆预警可视化装置，其特征在于：由监测杆杆头、监测杆杆身、监测杆杆尾和动力模块组成；所述监测杆杆头、监测杆杆身、监测杆杆尾均通过连接节点可拆卸地连接在一起；

所述监测杆杆头内部设置有图像处理及显示模块、第一电源、第二电源、信号放大器、无线信号发射器、数据显示屏、数据处理模块；

所述监测杆杆身内部设置有信号传输线，侧壁上设置有显微镜头、第一压力传感器、小钻头；

所述监测杆杆尾设置有大钻头；连接节点内部设置有第二压力传感器；

所述动力模块由液压控制系统和机械臂组成；所述机械臂卡设在所述监测杆杆头上，用于给所述装置施加前进的动力；所述液压控制系统用于所述机械臂的伸缩；

所述第一电源、图像处理及显示模块、信号放大器通过信号传输线与显微镜头串联连接，所述显微镜头拍摄的图像经过放大处理，然后在图像处理及显示模块上显示；所述第一电源、照明机构调节器、照明机构串联连接；

所述第二电源、数据显示屏、数据处理模块通过信号传输线与第一压力传感器和第二压力传感器串联连接，所述第一压力传感器和第二压力传感器测得的数据经过所述数据处理模块处理后，在所述数据显示屏显示出应力以及岩爆等级；

所述无线信号发射器与图像处理及显示模块相连，将显微镜头拍摄的图像传到外界设备上实时显示。

作为优选，所述装置还配置有照明机构调节器、照明机构，所述图像处理及显示模块、照明机构调节器、照明机构串联连接；所述照明机构设置在所述监测杆杆身侧壁上。

作为优选，所述监测杆杆身从里到外由中间空心层、排线层、外壁层组成；所述外壁层上设置有大凹槽和小凹槽；所述显微镜头安装在大凹槽内，所述照明机构安装在小凹槽内。

作为优选，所述外壁层和大钻头的连接部设置有滚珠、第二电源、开关和马达；所述第二电源、开关和马达串联连接。

作为优选，所述连接节点通过螺纹咬合在一起，即监测杆杆身的两端外螺纹分别与监测杆杆头、监测杆杆尾的内螺纹咬合在一起。