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岩巷岩体失稳破坏的红外和声发射联合监测预警技术研究

2021-12-18杨正仓纪刘一舒郭卫刘培马松

金属矿山 2021年11期

杨 正 仓 纪 刘 一 舒 郭 卫 刘 培 马 松

(中建七局第一建筑有限公司,北京 102600)

矿井深部开采带来了一系列灾害问题,如岩爆、冒顶、地表沉陷、突水、煤与瓦斯突出等,这些都是由开采过程中的应力场扰动引起的微破裂产生、发展和贯通所导致的岩石失稳破坏所致。文献[1]指出,一些岩石工程,如巷道、硐室、隧道等通常可以被简化为一个含圆孔岩石结构进行力学分析。因此,开展含孔洞岩石破裂过程的特征研究,不仅对含孔洞岩石的破坏机理分析有着重要意义,而且可为岩巷工程灾害预测提供一定的理论和试验依据。

含孔洞岩石破裂过程中会产生多种物理效应,如应力、应变、温度、声发射、电磁辐射(包括红外辐射)等物理信息的变化,通过多手段的联合监测和多物理信息的关联与结合分析,有助于提高受力岩石灾变前兆识别的可靠性,解决单一物理信息无法识别或无法准确识别的岩石受力灾变前兆问题。基于该理念,近年来,一些学者开展了岩石加载的红外和声发射联合监测研究。吴立新等[2-3]研究发现,数值试验的非连续断层声发射场和实际试验中所测得的红外辐射温度场的时序变化阶段相似,分别对应弹性变形阶段,损伤积累、弱化阶段和断裂滑移阶段;交汇型组合断层试件在双轴加载过程中声发射及红外辐射存在不同的阶段性变化特征。魏嘉磊[4]开展了含孔、直剪和雁列3种岩石加载模型试验,分析了岩石加载过程中的红外和声发射多参数变化规律和前兆特征,发现3种岩石模型的声发射前兆时间为85%~89%,红外为96%~100%,并且声发射都早于红外;……

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