岩体变形破坏动态CT探测技术制造技术

本发明专利技术属于岩土工程及矿业工程中岩体探测、工程质量检测、工程基础检测时，对岩体结构状态、岩性、岩体中包裹体、溶洞、含水体，岩体中裂隙（缝）率，岩体破坏程度及范围，岩体稳定性，边坡稳定性等岩体变形破坏动态ＣＴ探测技术，本发明专利技术是对任意体积空间岩体都可进行探测，其特征是：对被测岩体施钻孔两个或多个，其中任意两孔作为一对，一个孔作为发射孔，放置发射传感器，另一个孔作为接收孔，放置接收传感器，通过发射一接收射线构成钻孔间密度足够大的射线网，可以根据技术要求调节射线网的密度，对测量数据进行ＣＴ成像处理，确定岩体破坏与声波速度场的响应关系，最终确定岩体是否正确，是否存在隐患，是否变形破坏，破坏程度如何。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于岩土工程及矿业工程中岩体探测、工程质量检测、工程基础检测时，对岩体结构状态、岩性、岩体中包裹体、溶洞、含水体，岩体中裂隙(缝)率，岩体破坏程度及范围，岩体稳定性，边坡稳定性等岩体变形破坏动态CT探测技术。目前在岩土工程及矿业工程中探测岩体动态活动涉及到岩体工程的各个领域，主要包括两个方面一方面是岩体在自然力的作用下形成的活动，如岩土体塌陷等，涉及的岩体探测为静态探测；另一方面是由于人工开挖作用于岩体，使岩体失去原有的应力平衡，产生新的应力平衡，在新的应力平衡形成过程中，岩体产生变形和破坏，危及地下工程的稳定性和安全性，如采矿活动形成的岩体破坏等，涉及的岩体探测为动态探测。对岩体变形破坏的探测方法主要是在岩体中施钻，利用钻孔进行测量，主要方法有钻孔水文观测法、钻孔声波测量、钻孔密度测量、钻孔应力-应变测量、钻孔裂隙观测法等。这些方法所测结果都是反映钻孔孔壁及近壁范围内的岩体结构状态，亦就是“一孔之见”，不能反映孔壁外围岩体结构状态，因而所测结果往往对工程失去指导意义，甚至出现错误结论。本项专利技术的目的是对岩体变形破坏动态实现空间二维或三维探测，是在二孔或多孔中测试，其测试结果不仅能反映钻孔孔壁及近壁范围内的岩体结构状态，而且能反映孔壁外围岩体结构状态，达到高效高精度高分辨探测，是一种岩体变形破坏动态CT探测的新技术。本专利技术是对任意体积空间岩体都可进行探测，其特征是对被测岩体旋钻孔两个或多个，其中任意两孔作为一对，一个孔作为发射孔，放置发射传感器，另一个孔作为接收孔，放置接收传感器，通过发射一接收射线构成钻孔间密度足够大的射线网，可以根据技术要求调节射线网的密度，对测量数据进行CT成像处理，确定岩体破坏与声波速度场的响应关系，最终确定岩体是否正确，是否存在隐患，是否变形破坏，破坏程度如何。本专利技术的优点是(1)实现动态测量，按岩体变形破坏不同关键阶段，分别设置观测，观测结果具有可比性；(2)实现了空间二维和三维测量利用任意组合的两个钻孔可以实现孔间断面的二维测量，亦就是探测孔间岩体断面的细微结构状态。利用多组钻孔形成的立体空间，同样可以探测此空间三维岩体细微结构状态。(3)高精度由于可以控制测点密度或射线稀密程度，只要保证射线足够密度，亦即测量点适当加密，可以保证成像准确程度高，实现高精度探测。(4)分辨率高岩体工程中对岩体内部结构状态了解程度越高，工程施工技术上越有保障。通过调整数据采集点密度，可以控制分辨率，一般分辨率可达到测点距的1／2，亦就是说要分辨岩体中0．5m大小地质体，测点距设置1．0m即可，要提高分辨率，可以缩小测点距，该分辨率完全可满足岩体工程需要。 附图说明图1是该专利技术的实施布置图。图中1和2为钻孔，两孔间细线为射线。图2是某煤矿开采中探测开采引起的岩体变形破坏动态CT成像成果图，图2(a)、图2(b)、图(c)代表三个阶段测试结果。该专利技术是对任意空间岩体都可进行探测，对被测岩体施钻孔两个，钻孔1与钻孔2的孔间距应稍大于被测岩体区域，具体的钻孔是互相平行还是有一定交角，可根据实际需要定，但两孔处于同一平面时效果最佳。静态探测只进行一次性数据采集即可。动态探测应根据探测内容及目的设计有效观测时间及观测次数，一般3～5次即可满足技术要求。根据需要可进行二维或三维测量，二维测量只需两个钻孔即可进行；对于三维空间测量则需要3～5个钻孔或更多，任何两孔孔间都可以形成测量断面，最后根据空间结构形成三维测量结果。测试数据经计算机CT成像处理，可获得CT断面图，通过断面图的分析和解译可以获得被测岩体的结构性质及状态。计算机CT成像处理方法主要是SIRT算法(同时联合迭代重建技术)和Dijkstra最佳路径算法，可以是直线成像，也可以是曲线成像。根据探测目的可以选择。分析和解译方法可以从已知到未知，再到已知，选择比较法和信息自动识别技术，划分结构层次状态、异常特征和类型、破坏程度、破坏范围。图2中的三个图是某煤矿开采中探测开采引起的岩体变形破坏CT成像动态探测三个阶段测试结果图。通过三个图的比较，可以确定岩体破坏状态和程度。图2(a)为开采前的探测结果，此时的速度分布反映了岩体的正常岩性和结构状态；图2(b)为开采后被测岩体开始遭受破坏时探测结果，可以看出，此时速度分布发生变化，浅部区域速度睚常场明显降低，而深度变化较小，图2(c)为继续开采后进一步破坏时探测结果，也就是破坏继续进行过程的一次探测，从该图可以看出岩体速度减小的区域和减小的程度在增加，反映了岩体遭受破坏的程度和范围在增加。图2三个分图反映出岩体破坏的动态过程，CT探测结果为工程设计提供了充足依据。权利要求1．本专利技术属于岩土工程及矿业工程中岩体探测、工程质量检测、工程基础检测时，对岩体结构状态、岩性、岩体中包裹体、溶洞、含水体，岩体中裂隙(缝)率，岩体破坏程度及范围，岩体稳定性，边坡稳定性等岩体变形破坏动态CT探测技术，本专利技术是对任意体积空间岩体都可进行探测，其特征是对被测岩体施钻孔两个或多个，其中任意两孔作为一对，一个孔作为发射孔，放置发射传感器，另一个孔作为接收孔，放置接收传感器，通过发射一接收射线构成钻孔间密度足够大的射线网，可以根据技术要求调节射线网的密度，对测量数据进行CT成像处理，确定岩体破坏与声波速度场的响应关系，最终确定岩体是否正确，是否存在隐患，是否变形破坏，破坏程度如何。2．根据权利要求1所述探测技术，其特征是钻孔(1)和钻孔(2)的间距应稍大于被测岩体区域，两钻孔可平行也可有交角。全文摘要本专利技术属于岩土工程及矿业工程中岩体探测、工程质量检测、工程基础检测时,对岩体结构状态、岩性、岩体中包裹体、溶洞、含水体,岩体中裂隙(缝)率,岩体破坏程度及范围,岩体稳定性,边坡稳定性等岩体变形破坏动态CT探测技术,本专利技术是对任意体积空间岩体都可进行探测,其特征是:对被测岩体施钻孔两个或多个,其中任意两孔作为一对,一个孔作为发射孔,放置发射传感器,另一个孔作为接收孔,放置接收传感器,通过发射一接收射线构成钻孔间密度足够大的射线网,可以根据技术要求调节射线网的密度,对测量数据进行CT成像处理,确定岩体破坏与声波速度场的响应关系,最终确定岩体是否正确,是否存在隐患,是否变形破坏,破坏程度如何。文档编号G01N23/18GK1294299SQ9912304公开日2001年5月9日 申请日期1999年10月27日 优先权日1999年10月27日专利技术者程久龙 申请人:山东矿业学院 本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术属于岩土工程及矿业工程中岩体探测、工程质量检测、工程基础检测时，对岩体结构状态、岩性、岩体中包裹体、溶洞、含水体，岩体中裂隙（缝）率，岩体破坏程度及范围，岩体稳定性，边坡稳定性等岩体变形破坏动态ＣＴ探测技术，本专利技术是对任意体积空间岩体都可进行探测，其特征是：对被测岩体施钻孔两个或多个，其中任意两孔作为一对，一个孔作为发射孔，放置发射传感器，另一个孔作为接收孔，放置接收传感器，通过发射一接收射线构成钻孔间密度足够大的射线网，可以根据技术要求调节射线网的密度，对测量数据进行ＣＴ成像处理，确定岩体破坏与声波速度场的响应关系，最终确定岩体是否正确，是否存在隐患，是否变形破坏，破坏程度如何。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程久龙，
申请(专利权)人：山东矿业学院，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]