一种裂隙岩体注浆扩散范围监测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及岩体注浆扩散范围监测技术领域，具体公开了一种裂隙岩体注浆扩散范围监测系统及方法，系统包括计算机、主控机、发射机、电源以及第一发射电极、第二发射电极和若干个测量电极，其中：第一发射电极、第二发射电极和若干个测量电极依次排布在电极布置参考线上，且若干个测量电极等间距布置；第一发射电极和第二发射电极与发射机电连接，电源与发射机电连接，若干个测量电极与主控机电连接，主控机与发射机、计算机电连接，计算机与主控机电连接。本发明专利技术对识别岩体中裂隙(或孔洞)、监控岩体内浆液流动路径及扩散范围提出了解决办法，可以通过调整电极布设位置完成全区域及不同深度的监测，解决了注浆范围难以测量的问题。解决了注浆范围难以测量的问题。解决了注浆范围难以测量的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种裂隙岩体注浆扩散范围监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及岩体注浆浆液扩散范围监测
，尤其涉及一种裂隙岩体注浆扩散范围监测系统及方法。

技术介绍

[0002]在岩体注浆过程中，把握浆液的扩散范围是极为重要的，而扩散半径是作为评价注浆效果的主控因素。尽管国内外学者推导出一些渗透注浆浆液扩散半径的计算方法，但这些方法往往是在假设注浆孔与被注岩层层面呈垂直状态下获得的，且往往需要一些工程上很难获得的参数，这样也就严重影响了公式的应用性。根据现有资料的记载，目前在岩体注浆浆液扩散范围监测
的研究中，主要采用的方法有基于微震监测浆液扩散范围、利用预先布设温度传感器监测浆液的扩散范围及利用打孔放入窥视仪进行监测等，这些方法都存在一些问题：
[0003](1)成本较高，且携带不便。例如：利用窥视仪监测浆液的扩散范围，需要预先在注浆孔附近按一定距离螺旋式打一些窥视钻孔，把探测导线放入窥视钻孔后，用探测仪检测注浆扩散范围。利用这种方法需要预先打孔，放置探测导线及窥视仪，成本预算较高，且浪费时间；
[0004](2)利用温度传感器监测浆液的扩散效果，就需要预先假设浆液的扩散范围，埋置温度传感器，然后根据浆液扩散范围内的温度变化描述其流动路径，这种方法只能针对某一局部范围，不能进行全局性系统监测。
[0005](3)无法直观显示浆液扩散形状大小及影响范围。
[0006]因此，本领域人员亟需寻找一种新的技术方案来解决上述的问题。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的技术问题，本专利技术提供一种裂隙岩体注浆扩散范围监测系统及方法。
[0008]一种裂隙岩体注浆扩散范围监测系统，包括计算机、主控机、发射机、电源以及第一发射电极、第二发射电极和若干个测量电极，其中：
[0009]第一发射电极、第二发射电极和若干个测量电极依次排布在电极布置参考线上，且若干个测量电极等间距布置；
[0010]第一发射电极和第二发射电极与发射机电连接，发射机向第一发射电极和第二发射电极施加交流电压以产生测量电场；
[0011]电源与发射机电连接，为发射机供电；
[0012]若干个测量电极与主控机电连接，在测量电场下产生电位数据，并传输至主控机；
[0013]主控机与发射机、计算机电连接，主控机用于根据计算机发送的控制指令控制发射机产生相应交流电压，以及获取发射机的电流数据，以及获取电位数据并将电位数据转化为相邻电极电位差数据，将电流数据和相邻电极电位差数据向计算机发送；
[0014]计算机与主控机电连接，用于向主控机发送控制指令，以及通过电流数据、相邻电极电位差数据结合测量电极、第一发射电极、第二发射电极的位置计算不同深度下的视电阻率及视频散率，输出裂隙岩体注浆扩散的监测结果。
[0015]进一步地，交流电压与电位数据为伪随机多频波交流信号。
[0016]进一步地，第一发射电极与第二发射电极之间距离500mm～1000mm；相邻两个测量电极之间间距为100mm～800mm。
[0017]一种裂隙岩体注浆扩散范围监测方法，包括步骤：
[0018]S101：在岩体表面选定监测范围，并在监测范围中设定若干条相平行的电极布置参考线；
[0019]S102：选取其中一个电极布置参考线，并在该电极布置参考线上依次布置第一发射电极、第二发射电极以及若干个测量电极，若干个测量电极等间距布置；
[0020]S103：将测量电极与主控机电连接，将第一发射电极、第二发射电极与发射机电连接，将主控机与发射机电连接，将电源与发射机电连接，将计算机与主控机电连接；
[0021]S104：通过发射机向第一发射电极和第二发射电极施加交流电压，产生测量电场；
[0022]S105：测量电极在测量电场下产生电位数据，并传输至主控机；
[0023]S106：主控机将电位数据转化为相邻电极电位差数据，并将电流数据和相邻电极电位差数据向计算机发送；
[0024]S107：选取另一电极布置参考线并重复步骤S102至S106，直至计算机获取所有电极布置参考线上的电流数据和相邻电极电位差数据；
[0025]S108：计算机根据每个电极布置参考线上测量电极、第一发射电极、第二发射电极的位置以及对应的电流数据和相邻电极电位差数据计算不同深度下的视电阻率及视频散率，输出裂隙岩体注浆扩散的监测结果。
[0026]进一步地，步骤S101包括：
[0027]在岩体表面选定X*Y大小的方形监测范围，将监测范围划分成X1*Y大小的测量区以及X2*Y大小的边界区，其中X＝X1+X2；
[0028]在测量区长度为Y的两个边长各自选取一个参考点，分别为第一参考点和第二参考点；
[0029]连接第一参考点和第二参考点，形成的线段为第一电极布置参考线；
[0030]在测量区中选取与第一电极布置参考线相平行的其他电极布置参考线，且所有电极布置参考线的两端点均分别位于测量区长度为Y的两个边长上。
[0031]进一步地，第一电极布置参考线为测量区的对角线。
[0032]进一步地，第一电极布置参考线与测量区长度为Y的边长相垂直。
[0033]进一步地，若干个电极布置参考线的间距为20mm～80mm。
[0034]进一步地，测量电极位于靠近边界区一端的电极布置参考线上。
[0035]进一步地，第一发射电极位于远离边界区一端的电极布置参考线上，且第一发射电极与近端的测量区长度为Y的边长之间相距50mm～150mm。
[0036]本专利技术实施例的裂隙岩体注浆扩散范围监测系统及方法，针对目前岩体注浆工程所存在的问题，对识别岩体中裂隙(或孔洞)、监控岩体内浆液流动路径及扩散范围提出了解决办法，本方法无需预测浆液的扩散范围，可以通过调整电极布设位置完成全区域及不
同深度的监测，根据分析得到的视电阻率图，直观反映出浆液的扩散范围，解决了注浆范围难以测量的问题，便于进一步研究评价其注浆效果。
附图说明
[0037]为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0038]图1为本专利技术实施例的裂隙岩体注浆扩散范围监测系统的结构组成图；
[0039]图2为本专利技术实施例的裂隙岩体注浆扩散范围监测方法的电极布置参考线位置示意图；
[0040]图3为本专利技术实施例的裂隙岩体注浆扩散范围监测方法的另一电极布置参考线位置示意图；
[0041]图4为本专利技术实施例的裂隙岩体注浆扩散范围监测方法的又一电极布置参考线的位置示意图；
[0042]图5为本专利技术实施例的裂隙岩体注浆扩散范围监测方法的电极排布示意图；
[0043]图6为本专利技术实施例的裂隙岩体注本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种裂隙岩体注浆扩散范围监测系统，其特征在于，包括计算机、主控机、发射机、电源以及第一发射电极、第二发射电极和若干个测量电极，其中：所述第一发射电极、第二发射电极和若干个测量电极依次排布在电极布置参考线上，且若干个所述测量电极等间距布置；所述第一发射电极和所述第二发射电极与所述发射机电连接，所述发射机向所述第一发射电极和所述第二发射电极施加交流电压以产生测量电场；所述电源与所述发射机电连接，为所述发射机供电；若干个所述测量电极与所述主控机电连接，在所述测量电场下产生电位数据，并传输至所述主控机；所述主控机与所述发射机、所述计算机电连接，所述主控机用于根据所述计算机发送的控制指令控制所述发射机产生相应交流电压，以及获取所述发射机的电流数据，以及获取所述电位数据并将所述电位数据转化为相邻电极电位差数据，将所述电流数据和所述相邻电极电位差数据向所述计算机发送；所述计算机与所述主控机电连接，用于向所述主控机发送控制指令，以及通过所述电流数据、所述相邻电极电位差数据结合所述测量电极、所述第一发射电极、第二发射电极的位置计算不同深度下的视电阻率及视频散率，输出裂隙岩体注浆扩散的监测结果。2.如权利要求1所述的裂隙岩体注浆扩散范围监测系统，其特征在于，所述交流电压与所述电位数据为伪随机多频波交流信号。3.如权利要求1所述的裂隙岩体注浆扩散范围监测系统，其特征在于，所述第一发射电极与所述第二发射电极之间距离500mm～1000mm；相邻两个所述测量电极之间间距为100mm～800mm。4.一种裂隙岩体注浆扩散范围监测方法，其特征在于，包括步骤：S101：在岩体表面选定监测范围，并在所述监测范围中设定若干条相平行的电极布置参考线；S102：选取其中一个所述电极布置参考线，并在该所述电极布置参考线上依次布置第一发射电极、第二发射电极以及若干个测量电极，若干个所述测量电极等间距布置；S103：将所述测量电极与主控机电连接，将所述第一发射电极、所述第二发射电极与发射机电连接，将所述主控机与所述发射机电连接，将电源与所述发射机电连接，将计算机与所述主控机电连接；S104：通过发射机向所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑忠友，朱磊，柴敬，古文哲，欧阳一博，潘浩，刘治成，宋天奇，秋丰岐，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：