超大型三维地质模型内部破裂过程分布式超声监测系统技术方案

本发明专利技术提供一种超大型三维地质模型内部破裂过程分布式超声监测系统，涉及三维地质模型技术领域。本发明专利技术系统包括大功率超声相控装置、超声收发一体式传感器和测控与三维超声成像软件。根据重点监测区域条件和地质模型开挖设计方案，采用几何非对称监测布置模式，不同监测断面传感器组交错布置，形成三维监测网格；将传感器采用预埋式方式实现与三维地质模型的耦合，并将传感器按照编号与大功率超声相控装置进行连接；然后对每一链式传感器阵列的传感器按预先设定的延迟时间逐一激励；三维超声成像软件根据超声传感器采集的回波、透射波信号及三维网格关系，反演分析监测区域的三维波速场，通过波速场变化反映岩体破裂位置及程度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
超大型三维地质模型内部破裂过程分布式超声监测系统


[0001]本专利技术涉及三维地质模型
，尤其涉及一种超大型三维地质模型内部破裂过程分布式超声监测系统。

技术介绍

[0002]随着资源开采、水电开发、交通建设的发展，岩石工程面临深部施工挑战。深部工程岩体处于复杂的地质构造及真三向高应力环境，在高应力和开挖扰动的作用下，岩爆、塌方等重大工程灾害频繁发生，但深部工程岩体破裂及灾变孕育机理仍未得到有效解决。通过5m*5m*5m超大型三维地质模型试验，实时监测岩体破裂信号、破裂时间和破裂源，可科学认知深部工程岩体开挖破裂全过程的机理，为灾害预警和防控提供重要依据。因此，针对超大型三维地质模型开挖过程中模型内部破裂演化及灾变过程监测，如何实现模型内部破裂的高精度全时空监测是亟待解决的技术问题。
[0003]目前三维地质模型监测以应力、变形及声发射监测为主。应力及变形监测针对测点或测线进行监测，所获取的数据局限于某一测点或某一测线区域，然后通过应力或变形特征曲线的变化趋势，分析岩体相似材料的变形破坏特征。因此，基于变形分析的监测手段多以局部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超大型三维地质模型内部破裂过程分布式超声监测系统，其特征在于，包括大功率超声相控装置、超声收发一体式传感器和测控与三维超声成像软件；所述大功率超声相控装置包括超声激励及采集单元、激励与采集转换开关、功率放大器、信号放大器；所述超声激励及采集单元与所述激励与采集转换开关相连，激励与采集转换开关分别连接所述功率放大器和信号放大器，功率放大器和信号放大器均连接所述超声收发一体式传感器；所述超声收发一体式传感器采用收发一体式晶片，并预埋在大型三维地质模型中；若干个超声收发一体式传感器连接形成链式传感器阵列；在同一监测断面上，布置若干条链式传感器阵列，以覆盖监测区域，多个监测断面的传感器共同构成三维测控网格；所述测控与三维超声成像软件包括监测控制软件与三维超声成像分析软件，所述监测控制软件控制大功率超声相控装置的激励与采集，所述三维超声成像软件利用超声收发一体式传感器采集的超声波信号进行三维波速场反演分析，进而通过波速场变化实现岩体破裂源的精准定位。2.根据权利要求1所述的一种超大型三维地质模型内部破裂过程分布式超声监测系统，其特征在于，所述超声激励及采集单元通过超声激励与采集转换开关分别选择超声发射或超声接收模式：当选择超声发射模式时，转换开关与功率放大器连接，超声激励及采集单元通过发射超声脉冲信号，经功率放大器放大后传给超声收发一体式传感器；当选择超声接收模式时，转换开关与信号放大器连接，超声收发一体化传感器接收的信号经信号放大器放大后，由超声激励及采集单元进行采集并存储。3.根据权利要求1所述的一种超大型三维地质模型内部破裂过程分布式超声监测系统，其特征在于，所述大功率超声相控装置设置128个监测通道，多个监测通道逐次按预先规定的延迟时间激励传感器，改变声波到达物体内某点时的相位关系，控制声束方向的变化，从而实现超声波的波束扫描、偏转和聚焦，以提高监测精度。4.根据权利要求1所述的一种超大型三维地质模型内部破裂过程分布式超声监测系统，用于实现一种超大型三维地质模型内部破裂过程分布式超声监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据边界条件和...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔瑞，冯夏庭，张希巍，杨靖东，毋振华，田军，辜良杰，芦建伟，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：