一种砂岩石窟岩体钻孔振动加速度的测试方法技术

本发明专利技术涉及一种砂岩石窟岩体钻孔振动加速度的测试方法，该方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种砂岩石窟岩体钻孔振动加速度的测试方法


[0001]本专利技术涉及石窟寺赋存岩体加固保护
，尤其涉及一种砂岩石窟岩体钻孔振动加速度的测试方法。

技术介绍

[0002]石质文物是我国独具特色的历史文化遗产，石窟寺承载和记录着中华民族五千年来发展过程中各方面的特征，蕴含着巨大的历史价值和艺术价值。我国石窟分布广泛且集中，历史悠远，截至已公布的八批全国重点文物保护单位，总数为 5058 处，其中石窟寺及石刻共计283处，分布在全国各个省市，其中砂岩石窟约占国内石窟总数的80%左右，解决砂岩石窟所面临的工程技术难题，能为我国各类石窟的加固工程提供指导。
[0003]石窟寺体量庞大且不可移动，多赋存于露天或半露天环境下，长期受到外部环境的影响，导致病害频发，崖体开裂失稳塌落是其中的一种。石窟赋存岩体塌落病害加固方法较多，常采用块石柱直顶、化学灌浆、钢梁吊顶加固和锚杆锚固的方法进行加固处理，其中锚杆锚固技术具有扰动性弱、隐蔽性强和锚固力高的特点，在石窟危岩体加固工程中得到广泛应用。
[0004]岩体锚固技术需要对岩体进行钻孔，锚固工程中钻孔振动必然会对石窟文物产生影响。目前已有的振动波对石窟文物影响的研究主要集中在石窟崖体危岩体加固工程，其研究成果如低转速、低风压、螺旋钻进对岩体加固工程具有指导意义，但这些锚固工程只限于石窟寺周边的大型危岩体，锚杆位置与洞窟岩体之间仍存在一定距离，这些成果与在石窟寺顶板本体上进行钻孔有明显区别，因此需要在目前研究成果基础上详细研究钻孔振动对砂岩石窟岩体的影响范围以及区域和深度上振动波的衰减特征，优化钻孔工艺及防护措施，确保加固工程的安全性。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种操作简单、适应性强的砂岩石窟岩体钻孔振动加速度的测试方法。
[0006]为解决上述问题，本专利技术所述的一种砂岩石窟岩体钻孔振动加速度的测试方法，包括以下步骤：
⑴
在砂岩石窟岩体上地层岩性近乎相同的位置竖向设置数个等间距的钻孔点；
⑵
在竖直方向平整的所述岩体上，沿每个所述钻孔点的位置纵向同一侧依次布设数个间距不等的加速度传感器；
⑶
将所述加速度传感器与粘贴位置进行标记并排列整齐，整理好数据导线，并使用加固液对所述粘贴位置周围方形区域内进行喷渗加固；
⑷
加固完成后，配制浆液将所述加速度传感器粘贴在所述岩体的表面，待粘接牢固后，将所述加速度传感器的导线与数据采集仪相连接；
⑸
使用钻孔机具依次在钻孔点的位置进行钻孔，此时所述数据采集仪采集相应的
加速度传感器的振动加速度数据，单次采集时间不少于15min；
⑹
将所获得的振动加速度数据绘制成图表，即可确定施工钻孔振动波的影响范围及衰减特征。
[0007]所述步骤
⑴
中钻孔点的数量为6个。
[0008]所述步骤
⑵
中加速度传感器的数量为15个，且离每个所述钻孔点的位置最近的第1个加速度传感器间距不大于20mm；第1~5个加速度传感器间距不大于20mm；第6~10个加速度传感器间距不大于50~200mm；第11~15个加速度传感器间距不大于50~200mm。
[0009]所述步骤
⑹
中确定施工钻孔振动波的影响范围及衰减特征的方式如下：将一个钻孔及其侧向布置的所有加速度传感器得到的振动加速度数据绘制成图表，以一次最远距离传感器数据接近零时的位置确定施工钻孔振动波的影响范围，并以此次钻孔及其侧向布置的所有加速度传感器得到的数据绘制成的图表确定施工钻孔振动波的衰减特征。
[0010]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术通过在岩体表层布设加速度传感器，并通过数据采集仪获得距钻孔位置不同距离处各测点的振动加速度，根据岩体表层加速度数据，采取适宜的钻进参数，优化钻孔工艺及防护措施，最大限度的保护石窟文物及施工人员的安全。
[0011]2、本专利技术依据石窟岩体表层加速度变化的数据，可以评估钻进参数对石窟岩体的影响深度和影响范围以及振动波的衰减特征，为科学合理地加固石窟岩体提供依据。
[0012]3、本专利技术操作简单，能够连续性采集数据，且测量加速度范围大，不但应用便利，而且适用性强，适用于各种类型下的岩体表层加速度的测试，对石窟岩体的加固工程具有重要意义。
附图说明
[0013]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0014]图1为本专利技术的示意图。
[0015]图2为本专利技术中加速度传感器布设示意图。
[0016]图中：1—钻孔点；2—加速度传感器；3—数据采集仪；4—岩体。
具体实施方式
[0017]如图1所示，一种砂岩石窟岩体钻孔振动加速度的测试方法，包括以下步骤：
⑴
在砂岩石窟岩体4上地层岩性近乎相同的位置竖向设置数个等间距的钻孔点1。钻孔点1的数量优选为6个。
[0018]⑵
在竖直方向平整的岩体4上，沿每个钻孔点1的位置纵向同一侧依次布设数个间距不等的加速度传感器2。
[0019]加速度传感器2的数量优选为15个，且离每个钻孔点1的位置最近的第1个加速度传感器间距不大于20mm；第1~5个加速度传感器间距不大于20mm；第6~10个加速度传感器间距不大于50~200mm；第11~15个加速度传感器间距不大于50~200mm。通过逐渐增大1~10个加速度传感器间距确定大致的振动加速度影响范围，之后通过逐渐减小11~15个加速度传感器间距精细化测试振动加速度影响范围。
[0020]若以上测试之后最后一个加速度传感器数据较之前无明显降低，可按照以上规律
逐渐增大加速度传感器2的布设间距。
[0021]⑶
将加速度传感器2与粘贴位置进行标记并排列整齐，整理好数据导线，并使用加固液对粘贴位置周围长4~6cm的方形区域内进行喷渗加固。
[0022]其中：加固液可以采用质量浓度为1.5%的有机硅改性丙烯酸溶液，或者质量浓度为3%的砂岩加固材料（需用专用稀释剂进行稀释）。
[0023]⑷
加固完成后，配制浆液将加速度传感器2粘贴在岩体4的表面，待粘接牢固后，将加速度传感器2的导线与数据采集仪3相连接。
[0024]浆液是指烧料礓石和砂岩岩粉按1：1的重量比（g/g）混合均匀后，加水制得的水灰比为0.2的浆体。
[0025]⑸
使用钻孔机具在钻孔点1的位置进行钻孔，此时数据采集仪3采集相应的加速度传感器2的振动加速度数据，单次采集时间不少于15min。
[0026]⑹
将所获得的振动加速度数据绘制成图表，即可确定施工钻孔振动波的影响范围及衰减特征。具体过程如下：将一个钻孔及其侧向布置的所有加速度传感器2得到的振动加速度数据绘制成图表，以一次最远距离传感器数据接近零时的位置确定施工钻孔振动波的影响范围，并以此次钻孔及其侧向布置的所有加速度传感器2得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种砂岩石窟岩体钻孔振动加速度的测试方法，包括以下步骤：
⑴
在砂岩石窟岩体（4）上地层岩性近乎相同的位置竖向设置数个等间距的钻孔点（1）；
⑵
在竖直方向平整的所述岩体（4）上，沿每个所述钻孔点（1）的位置纵向同一侧依次布设数个间距不等的加速度传感器（2）；
⑶
将所述加速度传感器（2）与粘贴位置进行标记并排列整齐，整理好数据导线，并使用加固液对所述粘贴位置周围方形区域内进行喷渗加固；
⑷
加固完成后，配制浆液将所述加速度传感器（2）粘贴在所述岩体（4）的表面，待粘接牢固后，将所述加速度传感器（2）的导线与数据采集仪（3）相连接；
⑸
使用钻孔机具在所述钻孔点（1）的位置进行钻孔，此时所述数据采集仪（3）采集相应的加速度传感器（2）的振动加速度数据，单次采集时间不少于15min；
⑹
将所获得的数据绘制成图表，即可确定施工钻孔振动波的影响范围及衰减特征。2.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴强强，白玉书，刘鸿，张博，崔慧萍，朱毓，
申请(专利权)人：甘肃莫高窟文化遗产保护设计咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：