岩体工程稳定性的微震监测技术070123

岩体稳定性的微震监测技术
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岩体工程稳定性的微震监测技术
微震监测技术概要 微震监测技术用于监测岩体在变形和断裂破坏过程中以微弱地震(里氏三级以下)波的形式发 生的微震事件,利用现代计算技术,通讯技术,GPS 授时精确定位技术,在三维空间中实时地确定 岩体中微震事件发生的位置和量级,从而对岩体的变形活动范围及其稳定性做出安全评价. 自 1990 年中期以来,微震监测技术已经被广泛应用于诸如矿山,石油工业,土木工程,环境地 质,核废料,废气储存,战略石油储备等公共安全领域中岩体稳定性的短期和长期监测.微震监测 技术在边坡滑动的时间和空间预警方面已经取得了重要成果,并显示了广阔的应用前景. 微震监测技术的应用领域 环境与公共安全 地震 火山 滑坡,泥石流 水库 核废料储存设施 地热工程 土木工程 隧道和隧道开挖 岩爆 边坡稳定 地下洞室,结构响应 大坝监测 石油工业 断层活动定向 油,气井稳定性 油,气层监护管理 水压致裂监测评估 地下石油储备 矿山工程 地下洞室开挖稳定性 岩爆 崩落采矿 采空区管理 露天开采边坡稳定性 爆破
微震监测技术可以从岩体变形的最初始阶段开始,跟踪监测岩体内部从单元岩块的断裂到整个 岩体失稳的渐进性破坏过程,从而大大促进了监测工作的科学性,同时提高了工程与地质灾害预报 的准确性和超前性.与传统岩体稳定监测技术相比,微震监测技术的最大优点是可以精确给出岩体 失稳的空间位置并使灾害预报提前约 30-45 天.因此,技术和管理人员可以有较为充足的时间采取 应急措施,避免或极大限度地降低生命和财产损失,提高工作人员以及公众的安全. ISS 微震监测技术系统构成 南非微震监测系统国际有限公司的 ISS 微震监测系统具有下述优良特性: 三维实时监测边坡整体; GPS 授时精确定位; 小直径钻孔安装,兼容各种传感器; 专业化的处理软件; 全波形,全数字,高速信号采集; 高分辨率,多通道,宽频率,灵活的有线无线通讯等; 同时在空间和时间的预警方面有突出优势. ISS 微震监测系统包括硬件和软件两大部分. 硬件部分包括:微震拾震器(检波器) ,数据采集单元,数据通讯,GPS 计时; 软件部分包括:微震数据可视化与数据分析软件. 拾震器(Geophone) 拾震器用于感应微震地震波信号并将其传送至信号采集记录中心,拾震器分单向和三向两类, 如图 1 所示,可根据具体监测要求选用.ISS 拾震器的技术指标如下:
地址:北京车公庄西路 19 号华通大厦 A 座 505.邮编:100044 电话:010-6848 6065,010-6848 3334.传真:010-6848 3335.
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岩体工程稳定性的微震监测技术
ISS 拾震器
产品种类 固有频率 (Hz) G4.5 G14 4.5 14 去噪响应 (Hz) 150 190 无阻尼灵敏 度 (v/m/s) 28 80 2 180 4 0.5 倾斜角 (o) 极限位移 (mm) 近似的可用 频率范围 (Hz) 4-2000 12-2000
图 1,拾震器 拾震器有表面式和钻孔埋入式,后者可以埋入到φ76mm 的钻孔之中,用以获取深部岩体的微 震信号.每只拾震器配带按工程要求选定长度的电缆. 微震数据采集 检震数据采集器用于获取由拾震器感应到的地震波信号,可将信号传送至实时处理中心(图 2 中 a, c)或存入本地记录硬盘(定期更换硬盘,人工带回进行数据处理,图 2 中 b) .图 2 为 ISS 公 司第四代微震数字采集产品.采集器除支持微震拾震器外,还支持压电式加速度传感器,固态加速 度式传感器,以及力平衡式加速度传感器.电压在-5V 与 +5V 之间,或电流在 4mA 与 20mA 之间 的传感器,都可应用于 ISS 微震监测系统.应变计,流变计,倾斜计,地应力计,温度计都已经有 先例.
(a) QS 自动采集通道控制器. (b) SAQS 自记型采集控制器. (c) QSi 防爆型采集控制器. 图 2 震数据采集单元 ISS 检震数据采集器的技术指标如下:
通道数
采样率(Hz) 带宽 (Hz) 50 sps 时动态范围(dB)
地址:北京车公庄西路 19 号华通大厦 A 座 505.邮编:100044 电话:010-6848 6065,010-6848 3334.传真:010-6848 3335.
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通过软件选择 :50, 100, 125, 200, 250,400, 500, 1000, 2000,3000,6000, 2000,16000, 24000,48000 最高到10 000 > 110
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SAQS,QSi 技术特点: 24 位数字化,3 通道或 6 通道两种型号; 采样率:50 Hz - 24000 Hz; 适用于微震拾震器以及力平衡,宽带或压电加速度传感器 连续记录或触发记录 多逻辑通道 一对电缆上最多布置 10 个 远程数据传输到处理中心(RS485, RS232 或 FSK 端口) 手持 LCD 显示状态信息——可选 内置校准功能(压电加速度传感器除外) 通讯,网络及 GPS 时间协调系统 通过调制解调器,同步通讯电缆,把每个微震检震与数据采集单元,数据中心连成一体.
图 3,RS485 调制解调器 微震数据控制器是系统设备,用于连续地采集,处理及分析微震或非微震监测数据,并把这些数据 储存在局域网中的计算机上.
图 4,微震系统控制器 GPS 授时单元使整个系统同步于 GPS 时间,大大提高了微震事件定位精度
图 5,GPS 授时单元 ISS 软件系统 ISS 软件系统包括:实时控制系统(RTS),JMTS 微震数据处理软件,以及 JDI 数据显示软件. RTS 实时控制系统软件安装于微震控制器上或者手提电脑上. 包含多个管理逻辑联系软件模块, 以控制通讯系统的各个子系统. GPS 时间控制器用于将整个系统协调到统一的 GPS 时间系统. RTS
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