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声发射技术在矿山中的应用
2017-09-19
原岩应力(地应力)测量:地应力是矿山开采所需基础性资料,深部开采时,地应力对开采设计、稳定性计算分析等更为重要。地应力只能通过测量的方法得到。现场地应力测量费时费力,常用的有套孔应力解除法等。
2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 赵 奎/赵 康 江西理工大学 南昌——2017年8月 2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 1 原岩应力(地应力)测量 l 地应力是矿山开采所需基础性资料,深部开采时,地应力对开采设计、 稳定性计算分析等更为重要。 l 地应力只能通过测量的方法得到。 l 现场地应力测量费时费力,常用的有套孔应力解除法等。 2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 套孔应力解除法 2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China • • 声发射测量地应力是室内进行地应力测量 的方法。 岩石等材料在卸载后,重新加载到原先最 大应力时,有明显的声发射现象(微观破 裂导致弹性波,声发射信号就是捕捉的这 种弹性波信号) 2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 在套孔岩芯处取出岩芯,已经该方向地应力的情况下作声发射试验法 2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 常用判别方法 问题: 测量条件是什么? 是否KAISER效应适用于所有岩石或各种深度下的岩石? 可靠性如何? 2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 试验及其分析结果: 测量条件是什么?岩芯完整性,时效性,1年左右试验有效,国外有做 过更长时 间的,。 是否KAISER效应适用于所有岩石或各种深度下的岩石? 在武山铜矿、银山铅锌矿、金口岭等矿山作了现场试验,然后取回岩芯 做了大量的声发射试验。 结论:(1)地应力值与应力-应变曲线比较,适合于弹性阶段。可用弹 簧模型作出解释。(2)对有些岩石适用,有些不适用。对于声发射参 数不是递增型的可能不适用,对递增型的切线法比较合适(3)不能完 全替代现场测量,但在现场测量的基础上,对更大范围作出估测,或前 期工程地应力估测。 2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 总结: 声发射测量地应力总体上还处于唯象阶段 ü 各种波形、参数分析等判别KAISER点的方法,其依据就是KAISER 点后产生显著声发射,这些方法实质上就是从数学上量化“从哪个点 开始大量声发射” ü 虽然从机理上可以作出一定解释,但很不完善。 ü 岩石材料内部存在的孔隙、晶体颗粒组成等等,使得测量结果离散型 较大,需要作较多的室内试验,作出统计分析才行。 2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 2 岩体稳定性监测、预测 当岩石受力变形时,岩石中原来存在的或新产生的裂纹周围应力集 中,应变能较高,当外力增加到一定大小时,在有裂纹的缺陷地区产生 了微观屈服和变形,裂纹扩展,从而使应力弛豫,贮藏的一部分能量以 弹性波的形式释放出来,并由源点向四周传播,通过声发射仪器接收岩 石产生的这种弹性波信号,并对接收的声发射信号进行相关分析,就可 以对岩石破裂状态等进行评估。这也是目前矿山应用最广泛的声发射技 术。  2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 2 岩体稳定性监测、预测 ü 大范围布点,岩体破裂(地压活动)显著区域。 ü 针对主要区域(试验采场、采空区)布点,声发射定位, 找出可能产生岩体破坏失稳的部位 问题: 有一定效果,但没有公认的预测方法  2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 2 岩体稳定性监测、预测 ü 已经提出的有关岩石声发射破坏征兆、预测方法的有很多,如 声发射参数分形维数变化、声发射幅值、主频变化等等。 岩石峰值应力前后,声发射能量变化从大 到小,声发射次数从小 到大。  2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 2 岩体稳定性监测、预测  2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 2 岩体稳定性监测、预测  2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 2 岩体稳定性监测、预测  2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 2 岩体稳定性监测、预测  2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 2 岩体稳定性监测、预测  2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 2 岩体稳定性监测、预测 ü 无论岩石破坏形式:拉 伸、剪切、拉剪破坏, 声发射数累积与能量累 积之比的规律一致,即 峰值前有大变小,趋于 稳定,峰值后急剧增加, 若出现应力跌落,局部 也是这样的规律。  2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 2 岩体稳定性监测、预测 总结 ü 如果得到岩石加载到完 全破坏后的声发射监测 数据,可以判断出破坏 的起始点 ü 工程实际中,不知道岩 石受载处于哪个阶段, 只能作出预警,难以作 出准确预测。  2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 2 岩体稳定性监测、预测 总结 ü 需要进行多参数综合分析 ü 需要与应力等监测手段结合 ü 加强声发射相关理论研究  2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 3 其他方面应用——散体介质,排土场 严格地说,声发射信息是弹性波,这里借用声发射技术,监 测的信号不是真正意义上的声发射  2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 3 其他方面应用——散体介质,排土场  2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 3 其他方面应用——散体介质,排土场  2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 3 其他方面应用——散体介质,排土场 2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 3 其他方面应用——充填体 2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 3 其他方面应用——充填体 2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 3 其他方面应用——充填体 2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 3 其他方面应用——充填体 2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 3 其他方面应用——充填体 2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 3 其他方面应用——充填体  2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 3 其他方面应用——充填体 2 017中国矿业科技大会 Jiangxi University of Science and Technology, China 3 其他方面应用——充填体 2 017中国矿业科技大会 Thank you for your attention !
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