一種監測巖體內部爆破振動波傳播規律的裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種監測巖體內部爆破振動波傳播規律的裝置及方法，涉及邊坡巖體穩定性監測技術領域。其裝置包括測振儀、套管、測振儀電源線、天線、下放受力線、無線Ap網絡組路由器、配電箱，通過套管和測振儀結合的方式，保證測振儀下放水平且方向正對目標位置，以灌漿的方法實現和周圍巖體完全耦合，保證爆破時測振儀數據采集的準確性。本發明專利技術通過將爆破測振儀下放巖體內部實現監測內部巖體損傷影響和內部節理裂隙、層理構造等對波傳播衰減的影響，不僅可以監測爆破振動波的在邊坡內部傳播引起內部反復損傷和變形規律，也可以對降雨后巖石強度浸水弱化、干濕交替條件下的振動波傳播影響程度進行研究。響程度進行研究。響程度進行研究。

A device and method for monitoring the propagation law of blasting vibration wave in rock mass

【技術實現步驟摘要】
一種監測巖體內部爆破振動波傳播規律的裝置及方法


[0001]本專利技術涉及邊坡巖體穩定性監測
，尤其涉及一種監測巖體內部爆破振動波傳播規律的裝置及方法。

技術介紹

[0002]我國每年爆破開挖的土石方量近80億立方，其中70％以上采用臺階爆破,而爆破產生的有害效應不斷影響著周圍居民的正常生活,因爆破振動引發的事故和糾紛屢見不鮮。在人們環保意識不斷增強和對生活環境要求不斷提高的今天,控制爆破有害效應和保護周邊環境安全是爆破作業的一項重要環節。為此,在爆破工程領域,預防和控制爆破有害效應已成為爆破工作者研究的熱點，爆破有害效應包括爆破振動、飛石、有毒有害氣體、爆破粉塵、爆破沖擊波與爆破噪聲等,其中爆破振動居爆破有害效應之首。
[0003]爆破地震效應是一個比較復雜的問題，它受到各種因素，如爆源的位置，炸藥的藥量大小，爆破方式，傳播途徑中的不同介質和局部場地條件等的影響。炸藥在巖(土)體中爆炸時，一部分能量對炸藥周圍的介質引起擾動，并以波動形式向外傳播。通常認為：在爆炸近區(藥包半徑的10～15倍)，傳播的是沖擊波。在中區(藥包半徑的15～400倍)為應力波。當應力波繼續向外傳播，波的強度進一步衰減，其作用只能引起質點做彈性振動，而不能引起巖石破壞，這種波稱為彈性波。地震波是一種彈性波，它包含在介質內部傳播的體波和沿地面傳播的面波。
[0004]面波僅限沿地面傳播，它是體波在自由面多次反射疊加而成，主要包含瑞利波和勒夫波。其特點是周期長、振幅大，傳播速度較體波慢，但攜帶的能量較大。
[0005]爆破過程中造成巖石破裂的主要原因是體波的作用。而造成爆破地震破壞的主要原因是面波的作用。
[0006]目前，國內外學者主要是通過監測礦山生產爆破振動表面波的方式研究振動波的傳播特性，研究方法多采用現場試驗或數值模擬的方式，當進行現場試驗時，采用的試驗設備是以石膏、基巖和測振儀一體固定安放的方式來監測在振動波。雖然相關學者的研究取得了非常豐碩的成果，但是并未充分考慮這種方式只是監測的表面波而造成巖體破壞的主要是體波即內部傳播振動波。
[0007]現有技術幾乎未達到邊坡巖體內部爆破的監測要求即較準確地將振動傳感器X軸對準爆源中心或是較準確計量爆源中心與振動傳感器X軸所夾角度，角度的誤差會使數據與工程實際有一定偏差；現有技術將振動傳感器下放巖體內部深處的方式較為費力繁瑣，且難以達到保證振動傳感器底部水平放置于巖體內部且和周圍介質完全耦合的監測要求；由于邊坡巖體工程環境復雜及供電不穩定，很難保證長期穩定地在線監測現場反復爆破振動情況。

技術實現思路

[0008]本專利技術要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種監測巖體內部爆
破振動波傳播規律的裝置及方法，充分考慮巖體內部節理裂隙，巖層傾向不同深度巖性等對體波傳播的影響，不僅可以監測爆破振動波的在邊坡內部傳播引起內部反復損傷和變形規律、也可以對降雨后巖石強度浸水弱化、干濕交替條件下的振動波傳播影響程度進行研究，對水利水電工程以及礦山工程的浸水邊坡穩定性、變形預測和防控問題的研究具有很好的借鑒意義。
[0009]為解決上述技術問題，本專利技術所采取的技術方案是：
[0010]一方面，本專利技術提供一種監測巖體內部爆破振動波傳播規律的裝置，包括測振儀、套管、測振儀電源線、天線、下放受力線、無線Ap網絡組路由器、配電箱；
[0011]主體支撐框架為測振儀和套管；測振儀為圓柱形，用于監測巖體內部爆破振動波的相關參數和傳播過程中的應力變化規律；測振儀包括測振設備及其密封保護外殼，測振設備的天線、電源線出線方向轉換為頂端出線；套管為圓管型框架，包括若干段需要固定連接在一起的塑料pvc管，用于支撐上下加載方向的受力；主體基座為測振儀上部水平，即測振儀上部和套管底部連接處，下面為測振儀，上面為需要長度的套管；套管管口外直徑為下面圓柱形測振儀上表面直徑的0.6～0.8倍；測振儀上部設有一個圓截面的凸起，該凸起中固定有一根天線和一根測振儀電源線，天線和測振儀電源線下端均連接測振儀的相應端口，天線和測振儀電源線的上端伸出套管上端口連接配電箱上的對應端口；天線為測振儀提供信號，電源線為測振儀供電；下放受力線下端固定于測振儀上部凸起上，上端伸出套管上端口，用于施工人員牽拉；下放受力線的長度要大于下放的鉆孔孔深和套管深，并且下放受力線長度要大于測振儀電源線和天線的長度，且受力程度要滿足施工受力要求；無線AP網絡組路由器為帶4G軟天線和2.4G天線的工業級路由器COMFRST，為測振儀實時采集數據上傳云端提供可靠的WiFi信號；所述配電箱固定安裝于鉆孔口外周圍安全處，里面存放無線AP網絡組的路由器和電源插排，外表面設置測振儀標識，并作為保護裝置。
[0012]另一方面，本專利技術提供一種監測巖體內部爆破振動波傳播規律的方法，該方法通過上述監測巖體內部爆破振動波傳播規律的裝置實現，具體步驟如下：
[0013]步驟1、將下放受力線與測振儀電源線和天線捆綁處理；
[0014]步驟2、將捆綁后的天線、測振儀電源線和下放受力線穿過需要長度的套管，然后將套管(各段塑料pvc管)依次用螺釘在接頭處固定連接好；
[0015]步驟3、用石膏粉和水制作膏體，將制作好的膏體放于測振儀上端面上，包裹測振儀上部的天線、測振儀電源線和下放受力線的裸漏處；將膏體外形做成圓柱形，且膏體外直徑為套管口內徑，確保套管能夠套在膏體上與測振儀上端面接觸；待膏體凝固之前，將套管套在膏體外部與測振儀上端面接觸；
[0016]步驟4、將測振儀和套管沿著事先打好的鉆孔壁緩慢下放，下放時用力提拉下放受力線，確保測振儀不能急墜；測振儀接觸到孔底后，確保鉆孔口處的套管端口水平；
[0017]步驟5、下放完成后，根據下放時測振儀的x方向進行角度修正，即旋轉套管至目標方向；測振儀x軸正對監測爆源中心；
[0018]步驟6、將攪拌好的水泥砂漿沿著套管壁外圍均勻緩慢灌入鉆孔，使測振儀被緩慢淹沒。
[0019]步驟7、進行現場測試實驗，將配電箱中電源和無線Ap網絡組路由器連接好，開始供電，設置采集閾值加速度、預警值和采集時間，設置完畢等待當天爆破；登錄測振儀的云
端賬號，確認測振儀在線，并確認數據采集情況；
[0020]步驟8、導出測試數據，根據該數據分析振動波特性和衰減規律，進一步分析步驟7參數設置的合理性，根據實際情況進行采集閾值加速度、預警值和采集時間的調整，分析邊坡內部巖體受爆破振動損傷情況，以及節理裂隙發育情況、巖性、爆心距對振動波傳播衰減的影響。
[0021]采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本專利技術提供的監測巖體內部爆破振動波傳播規律的方法，通過將爆破測振儀下放巖體內部實現了監測內部巖體損傷影響和內部節理裂隙、層理構造等對波傳播衰減的影響。充分考慮巖體內部節理裂隙、巖層傾向、深度及巖性等對體波傳播的影響，該方法不僅可以監測爆破振動波的在邊坡內部傳播引起內部反復損傷和變形規律、也可以對降雨后巖石強度浸水弱化、干濕交替條件下的振動波傳本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種監測巖體內部爆破振動波傳播規律的裝置，其特征在于：該裝置包括測振儀(1)、套管(2)、測振儀電源線(9)、天線(10)、下放受力線(3)、無線Ap網絡組路由器(4)、配電箱(5)；主體支撐框架為測振儀(1)和套管(2)；測振儀(1)用于監測巖體內部爆破振動波的相關參數和傳播過程中的應力變化規律；測振儀(1)包括測振設備及其密封保護外殼，測振設備的電源線出線、天線方向轉換為頂端出線；所述套管(2)為圓管型框架，用于支撐上下加載方向的受力；主體基座為測振儀(1)上部水平，即測振儀(1)上部和套管(2)底部連接處，下面為測振儀(1)，上面為所需長度的套管(2)；所述測振儀(1)上部設有一個圓截面的凸起，該凸起中固定有一根測振儀電源線(9)和一根天線(10)，測振儀電源線(9)和天線(10)下端均連接測振設備的相應端口，測振儀電源線(9)和天線(10)的上端伸出套管上端口連接配電箱上的對應端口；電源線(9)為測振儀(1)供電，天線(10)為測振儀(1)提供信號；所述下放受力線(3)下端固定于測振儀(1)上部凸起上，上端伸出套管上端口，用于施工人員牽拉；下放受力線(3)的長度要大于下放的鉆孔孔深和套管深，并且下放受力線(3)的長度要大于測振儀電源線(9)和天線(10)的長度，且受力程度要滿足施工受力要求；所述無線AP網絡組路由器(4)為測振儀實時采集數據上傳云端提供WiFi信號；所述配電箱(5)固定安裝于鉆孔口外周圍安全處，里面存放無線AP網絡組路由器(4)和電源插排。2.根據權利要求1所述的監測巖體內部爆破振動波傳播規律的裝置，其特征在于：所述測振儀(1)的密封保護外殼為圓柱形，通過螺栓固定、螺紋密封連接來保護其中的測振設備。3.根據權利要求1所述的監測巖體內部爆破振動波傳播規律的裝置，其特征在于：所述套管(2)包括若干段需要固定連接在一起的塑料pvc管。4.根據權利要求1所述的監測巖體內部爆破振動波傳播規律的裝置，其特征在于：所述套管(2)管口外直徑為下面圓柱形測振儀(1)上表面直徑的0.6～0.8倍。5.根據權利要求1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊天鴻，王圓文，李金多，劉洋，楊意德，鄧文學，
申請(專利權)人：東北大學，
類型：發明
國別省市：