岩体声发射监测定位系统

岩体声发射是岩体受力导致裂隙扩展或断裂过程中伴随产生的现象。矿山岩体一般是非均质的,含有大量的节理、裂纹和孔隙等天然缺陷,采矿活动引起岩体中应力重新分布,岩体内部存在的微观缺陷和宏观结构面容易导致局部区域产生应力集中,积聚很高的应变能,当应力集中达到一定程度后具有天然缺陷的部位首先破坏,积蓄的应变能即以弹性波的形式释放,并由源点向四周传播。

详细信息:

一、产品简介

监测和分析岩体中微震现象,通过判断声发射的强弱和事件发生的频数,可以评估岩体破裂状态和矿山结构的稳定性。目前声发射检测是连续监测岩石和岩体内部破裂动态过程十分有效的手段,与其它监测技术相比,岩体声发射监测技术具有如下特点:

⑴ 岩体声发射反映岩体破裂和破坏实时特征,其监测结果可以反映岩体破坏和失稳趋势及发展过程;

⑵ 实时预报岩体灾害性事故;

⑶ 可有效地实现无损、自动、远程、实时、连续、大范围和全天候监测。

岩体声发射通过监测岩体破裂和破坏的动态过程,提供预测预报岩石工程地质灾害和评价矿山岩石工程结构稳定性的依据。岩体声发射监测技术广泛应用于矿山顶板冒落、矿柱破坏、稳定性评估、冒落区圈定、岩爆预报、边坡垮塌等岩体失稳的监测预报。


在岩体逐步产生破坏释放能量,部分能量以声波的形式向四周传播过程中,其波幅和频率与破坏过程的发展阶段密切相关。通过采用高精密仪器接收“岩音”信号,加上智能化处理器的分析工作,可监测到岩体破裂到片落全过程,并计算出岩体破裂作用发生的空间位置。因此,通过在监测区域设立X-AE01岩体声发射监测定位系统(Acoustic Emission Monitoring,以下简称X-AE01),可全程监测记录监测岩体暴露顶板从破坏至崩落发生全过程。

、产品主要技术参数

2.1系统结构

X-AE01系统主要由传感器、监测主机、数据处理计算机以及监测处理软件等组成,整个系统结构简单,工作可靠。

如下图,传感器安装在待监测岩体周围,感应岩体中的声发射信号,经信号传输并由监测主机统一采集。数据处理计算机实时分析采集到的信号,若判断为声发射事件,则自动处理并保存结果。工作人员可校核事件的自动处理结果,并加以更细致的分析和统计,为岩体灾害的预测预报提供科学准确的依据。

1 X-AE01结构框

2 X-AE01机柜及安装

2.2主要功能

监测和定位是X-AE01的基本功能。X-AE01可实现岩体声发射的在线监测,实时分析各传感器通道的全部数据,判断其中是否有声发射事件。若数据中存在声发射事件,X-AE01自动检测该事件到达各个传感器的准确时刻,再联合各传感器坐标及对应波速,即可确定声发射源的时空参数,达到定位的目的。

3 声发射事件波形及定位结果图

监测定位外,X-AE01还可统计和分析岩体声发射事件的频度、幅度、变化率及分布等参数。

4 事件总数及事件分布趋势

2.3特点

与其他系统相比,X-AE01具有以下特点。

全实时监测
实时分析所有通道在全部时间内的波形数据,与电平触发方式相比,全实时监测分析的数据更为完整,误判及漏判概率更低。

自动定位
可在实时监测的同时,自动判断声发射事件、检测事件到时并初步定位,整个过程无需人工干预。尽管最终定位结果需要人工校核,X-AE01的全自动功能仍可大大减轻相关人员的工作量。

事件回放
X-AE01可在3D模型中按时间顺序回放已发生的事件,提供了比各类统计数据更直观的事件检索方式。

应用领域

本系统主要用于工程岩体实时在线监测,如露天采矿场边坡稳定性监测、公路边坡及山体稳定性监测、地下采场暴露顶板稳定性监测、地下大型硐室暴露岩体稳定性监测、自然崩落法采场岩体自然崩落状态监测、地陷区地表岩层稳定性监测及地下微振监测等。

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