地质雷达测试巷道围岩松动圈的原理及应用
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
探测 法 、 多点 位 移 计 量 测 法 、 射 波法 、 质 雷 达 探 折 地
测法 等 Ｊ 。其 中 ２ ０世 纪 ７ Ｏ年代 末 ， 长春 煤 炭 研 究 所开 发 的“ 声波 围岩 裂 隙探 测仪 ” 使 声 波 法 得 到 超 ， 广泛 的使 用 ， 一 种 简 便 实 用 的 围岩 松 动 圈 的 测 试 是
巷 道开 挖后 ， 坏 了原岩 的应 力平 衡 状 态 ， 破 围岩
受力 状态 由三 向 变成 了 近 似 两 向 ， 致 围岩 应 力 重 导
新 分布 和局 部 应力 集 中 ， 成 岩 石 强 度 较 大 幅度 地 造
下 降 。此 时 ， 大主 应力 是沿 巷 道 壁 面 的切 线方 向 ， 最
围岩 中出现 了 １ 松 弛 破 裂带 ， 围岩 松 动 圈 ¨ 。 个 即
庭 教授 等人 经过 长期 研 究 ， 出 围岩 松 动 圈 支 护 理 提
论 Ｊ在 矿 山工程 中得 到广 泛 应 用 。这 些 理 论 的 运 ，
其力 学特 征 表现 为 应 力 降低 区 即松 动 圈 、 性 区及 塑
弹性 区 ， 图 １ 示 。 如 所
用 ， 以 已知 围岩松 动 圈 的范 围为 前提 ， 都 因此测 试 围 岩松 动 圈具 有较 大 的实 际意义 和应 用价 值 。
巷 道 围岩松 动 圈测 试 方 法 有 很 多 ， 随着 科 学 并
技术 的不 断进 步 而发 展 完 善 ， 中主要 包 括 超 声 波 其
生 ， 要从 事 岩体 加 固理 论 与 应 用技 术 的研 究。Ｅ—ｍａ ： 主 ｉ ｌ
ｍｑｂｌ ８ ９ ５＠ ｌ ６． ｏ 。 ２ ｔｍ
余年发展起来 的地球物理高新技术方法 ， 具有分 其 辨率高、 位准确、 速经济、 活方便 、 面直观 、 定 快 灵 剖
实时 图像显 示 等 优 点 ， 岩 土 工 程 界 和矿 山工 程 等 在
助 项 目（ Ｒ ０ ４ ） Ｉ Ｔ ８ ３
煤层 、 膨胀 性 泥岩 等 低强 度 软 弱 岩体 中 ， 用声 波 法 测
试巷道 围岩松动 圈较 为 困难 ， 难大 面积 推广 。 很 地质 雷达 探测 是 一种 先 进 的测 试 技 术 ， 近 １ 是 ０
作者 简介 ： 孟庆彬 （ ９ ５ ） 男， １８ 一 ， 山东 菏泽 人 ， 士研 究 硕
．
３ ． ７
２ １ 年 ４月 ０ １
领 域得 到广 泛应 用 。
矿 ２期
（ Ｓ Ｉ 的 ＳＲ一 ０ ０地 质 雷 达 配 ４ ０ ＭＨ Ｇ Ｓ） Ｉ ３０ ０ ｚ的天 线 。
国内外 浅部 地下 工 程设 计 中广 泛应 用 ； 国 内 ， 方 在 董
逐渐 增大 。若 围岩 中集 中 的应力 值 大 于下 降后 的岩 石强 度 ， 围岩 将发 生破 坏 ， 种破 坏从 周 边 逐 渐 向深 这 部扩 展 ， 至达 到新 的三 向应 力 平衡 状 态 为止 ， 时 直 此
摘 要 ： 质 雷达是 目前 国际上 最先 进 的物探 手 段之 一 ， 岩土 工程 界和 矿 山工 程 等领 域得 到 了广 地 在
泛 应用 。 阐述 了用地 质 雷达测 试巷 道 围岩 松 动 圈的基本 原 理 ， 出 了松 动 圈的无 损 实测 方 法 ， 提 并在 榆树
井煤 矿 总 回风巷 中进 行 了测试 实践 。测试 获得 了总 回风 巷 全 断面 的松 动 圈的分 布规 律 ， 结果 表 明， 回 总
风巷 围岩松 动 圈 的大小在 不 同断面或 同一断 面不 同部位 差 异较 大。 关键 词 ： 地质 雷达 ； 道 围岩 ； 动 圈 巷 松
中 图分类 号 ：Ｄ ５ Ｔ ３３ 文献标 志码 ： Ｂ 文章 编号 ：０ ８— ４ ５ ２ １ ） ２— ０ ７— ２ １０ ４ ９ （０ １０ ０ ３ ０ 围岩松 动 圈是在 地下 工程 中普 遍存 在 的实 际物 理 力学 状态 ， 地 下工 程 的稳 定性 影 响较 大 ， 对 是指 导 地 下工 程加 固的理论 依据 。对 围岩 松 动 圈的研 究 引 起 了 国 内外 专 家 学 者 的 高度 重 视 ， 得 了许 多 有 益 取 的成 果 ： 国外 ， 在 太沙 基 （ Ｔ ｒ ｇ ｉ和 普 氏 （ Ｍ． Ｋ． ｅｚ ｈ ） ａ Ｍ．
２１ 年 ４ ０１ 月
矿 业 安 全 与 环 保
第 ３ 卷第 ２ ８ 期
地 质 雷 达 测 试 巷 道 围 岩 松 动 圈 的 原 理 及 应 用
孟庆彬 乔卫 国 ， ， 林登 阁 ， 门燕青
（． １ 山东科技 大学 土木建筑 学院， 东 青 岛 ２ ６ １ ； ． 东省土木 工程 防灾减 灾重点 实验 室 ， 山 ６５ ０ ２ 山 山东 青 岛 ２６ １ ） ６ ５０
巷道 壁 面切 应力 达 到 最 大值 ； 小 主 应 力 是 沿 巷 道 最 的径 向应 力 ， 向应 力 在 巷 道周 边 为 ０ 向围 岩 内部 径 ，
Ｉｐ Ｔ） ￣Ｏ Ｏ ） 观 测 到 了围岩 的松 动 状 态 （ 落 ＩＯＯ ｂＫＨ Ｂ Ｉ 坍 拱 ） 首 次提 出 了巷 道 围岩 具 有 自承 能力 ， 今 仍 在 ， 至
围岩 ， 钻孔 难 以成 型 ； 往 钻孔 中注 满 水更 难 。故 在 且
收 稿 日期 ：０ ０—０ ２１ ７—２ ６
基金项 目： 育 部 新 世纪 优 秀 人 才 支 持 计划 资 助 项 目 教 （ Ｃ Ｔ一 ７— ５ ９ ； 育部 长江学者和创新 团队发 展计划 资 Ｎ Ｅ ０ ０１ ）教
方法 。该 方法 以超声 波纵 波波 速 在 围岩 中的变 化 为 依据 Ｊ 围岩 处 于 完好 的 弹性 状 态 ， 速 较 大 ； ： 波 围岩
图 １ 巷 道 围岩 状 态 分 布 图
处于破 碎 的塑 性状 态 ， 速 较小 。声 波 法需 要 钻 孑 ， 波 Ｌ
用水作 为探头与岩石 问 的耦合 媒介 ， 但对 于强 度低 的
测法 等 Ｊ 。其 中 ２ ０世 纪 ７ Ｏ年代 末 ， 长春 煤 炭 研 究 所开 发 的“ 声波 围岩 裂 隙探 测仪 ” 使 声 波 法 得 到 超 ， 广泛 的使 用 ， 一 种 简 便 实 用 的 围岩 松 动 圈 的 测 试 是
巷 道开 挖后 ， 坏 了原岩 的应 力平 衡 状 态 ， 破 围岩
受力 状态 由三 向 变成 了 近 似 两 向 ， 致 围岩 应 力 重 导
新 分布 和局 部 应力 集 中 ， 成 岩 石 强 度 较 大 幅度 地 造
下 降 。此 时 ， 大主 应力 是沿 巷 道 壁 面 的切 线方 向 ， 最
围岩 中出现 了 １ 松 弛 破 裂带 ， 围岩 松 动 圈 ¨ 。 个 即
庭 教授 等人 经过 长期 研 究 ， 出 围岩 松 动 圈 支 护 理 提
论 Ｊ在 矿 山工程 中得 到广 泛 应 用 。这 些 理 论 的 运 ，
其力 学特 征 表现 为 应 力 降低 区 即松 动 圈 、 性 区及 塑
弹性 区 ， 图 １ 示 。 如 所
用 ， 以 已知 围岩松 动 圈 的范 围为 前提 ， 都 因此测 试 围 岩松 动 圈具 有较 大 的实 际意义 和应 用价 值 。
巷 道 围岩松 动 圈测 试 方 法 有 很 多 ， 随着 科 学 并
技术 的不 断进 步 而发 展 完 善 ， 中主要 包 括 超 声 波 其
生 ， 要从 事 岩体 加 固理 论 与 应 用技 术 的研 究。Ｅ—ｍａ ： 主 ｉ ｌ
ｍｑｂｌ ８ ９ ５＠ ｌ ６． ｏ 。 ２ ｔｍ
余年发展起来 的地球物理高新技术方法 ， 具有分 其 辨率高、 位准确、 速经济、 活方便 、 面直观 、 定 快 灵 剖
实时 图像显 示 等 优 点 ， 岩 土 工 程 界 和矿 山工 程 等 在
助 项 目（ Ｒ ０ ４ ） Ｉ Ｔ ８ ３
煤层 、 膨胀 性 泥岩 等 低强 度 软 弱 岩体 中 ， 用声 波 法 测
试巷道 围岩松动 圈较 为 困难 ， 难大 面积 推广 。 很 地质 雷达 探测 是 一种 先 进 的测 试 技 术 ， 近 １ 是 ０
作者 简介 ： 孟庆彬 （ ９ ５ ） 男， １８ 一 ， 山东 菏泽 人 ， 士研 究 硕
．
３ ． ７
２ １ 年 ４月 ０ １
领 域得 到广 泛应 用 。
矿 ２期
（ Ｓ Ｉ 的 ＳＲ一 ０ ０地 质 雷 达 配 ４ ０ ＭＨ Ｇ Ｓ） Ｉ ３０ ０ ｚ的天 线 。
国内外 浅部 地下 工 程设 计 中广 泛应 用 ； 国 内 ， 方 在 董
逐渐 增大 。若 围岩 中集 中 的应力 值 大 于下 降后 的岩 石强 度 ， 围岩 将发 生破 坏 ， 种破 坏从 周 边 逐 渐 向深 这 部扩 展 ， 至达 到新 的三 向应 力 平衡 状 态 为止 ， 时 直 此
摘 要 ： 质 雷达是 目前 国际上 最先 进 的物探 手 段之 一 ， 岩土 工程 界和 矿 山工 程 等领 域得 到 了广 地 在
泛 应用 。 阐述 了用地 质 雷达测 试巷 道 围岩 松 动 圈的基本 原 理 ， 出 了松 动 圈的无 损 实测 方 法 ， 提 并在 榆树
井煤 矿 总 回风巷 中进 行 了测试 实践 。测试 获得 了总 回风 巷 全 断面 的松 动 圈的分 布规 律 ， 结果 表 明， 回 总
风巷 围岩松 动 圈 的大小在 不 同断面或 同一断 面不 同部位 差 异较 大。 关键 词 ： 地质 雷达 ； 道 围岩 ； 动 圈 巷 松
中 图分类 号 ：Ｄ ５ Ｔ ３３ 文献标 志码 ： Ｂ 文章 编号 ：０ ８— ４ ５ ２ １ ） ２— ０ ７— ２ １０ ４ ９ （０ １０ ０ ３ ０ 围岩松 动 圈是在 地下 工程 中普 遍存 在 的实 际物 理 力学 状态 ， 地 下工 程 的稳 定性 影 响较 大 ， 对 是指 导 地 下工 程加 固的理论 依据 。对 围岩 松 动 圈的研 究 引 起 了 国 内外 专 家 学 者 的 高度 重 视 ， 得 了许 多 有 益 取 的成 果 ： 国外 ， 在 太沙 基 （ Ｔ ｒ ｇ ｉ和 普 氏 （ Ｍ． Ｋ． ｅｚ ｈ ） ａ Ｍ．
２１ 年 ４ ０１ 月
矿 业 安 全 与 环 保
第 ３ 卷第 ２ ８ 期
地 质 雷 达 测 试 巷 道 围 岩 松 动 圈 的 原 理 及 应 用
孟庆彬 乔卫 国 ， ， 林登 阁 ， 门燕青
（． １ 山东科技 大学 土木建筑 学院， 东 青 岛 ２ ６ １ ； ． 东省土木 工程 防灾减 灾重点 实验 室 ， 山 ６５ ０ ２ 山 山东 青 岛 ２６ １ ） ６ ５０
巷道 壁 面切 应力 达 到 最 大值 ； 小 主 应 力 是 沿 巷 道 最 的径 向应 力 ， 向应 力 在 巷 道周 边 为 ０ 向围 岩 内部 径 ，
Ｉｐ Ｔ） ￣Ｏ Ｏ ） 观 测 到 了围岩 的松 动 状 态 （ 落 ＩＯＯ ｂＫＨ Ｂ Ｉ 坍 拱 ） 首 次提 出 了巷 道 围岩 具 有 自承 能力 ， 今 仍 在 ， 至
围岩 ， 钻孔 难 以成 型 ； 往 钻孔 中注 满 水更 难 。故 在 且
收 稿 日期 ：０ ０—０ ２１ ７—２ ６
基金项 目： 育 部 新 世纪 优 秀 人 才 支 持 计划 资 助 项 目 教 （ Ｃ Ｔ一 ７— ５ ９ ； 育部 长江学者和创新 团队发 展计划 资 Ｎ Ｅ ０ ０１ ）教
方法 。该 方法 以超声 波纵 波波 速 在 围岩 中的变 化 为 依据 Ｊ 围岩 处 于 完好 的 弹性 状 态 ， 速 较 大 ； ： 波 围岩
图 １ 巷 道 围岩 状 态 分 布 图
处于破 碎 的塑 性状 态 ， 速 较小 。声 波 法需 要 钻 孑 ， 波 Ｌ
用水作 为探头与岩石 问 的耦合 媒介 ， 但对 于强 度低 的