【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩土工程勘察，具体地说，涉及一种构造混杂岩工程特性原位测试系统及方法。
技术介绍
1、由于构造混杂型岩体的形成过程特殊，其岩体内部结构、组成成分复杂，不同的岩体结构或是不同岩性组合均会导致岩体产生不同的工程力学特性。而构造混杂岩又极易破碎，使得采集完整岩样较为困难，且常规小尺寸岩样试验无法代表大尺寸岩体性质，加之岩体所处的真实应力条件难以模拟，直接增加了利用室内试验进行构造混杂型岩体力学性质研究的难度。
2、目前现有的构造混杂型岩体工程特性测试技术大多数为室内小尺寸岩块试验，无法模拟现场的应力环境；例如，专利技术专利cn116907995a公开一种检测构造混杂岩多场耦合力学性质的测试系统及测试方法，测试系统包括多场施加装置和变形测试装置；多场施加装置包括调压组件、温度调控组件和渗透压调节组件；变形测试装置包括常规三轴压缩变形装置、真三轴压缩变形装置和三轴剪切变形装置；常规三轴压缩变形装置、真三轴压缩变形装置和三轴剪切变形装置均包括压头和检测组件；真三轴压缩变形装置和三轴剪切变形装置包括夹具；真三轴压缩变形装置对构造混杂岩样本施加压缩应力，三轴剪切变形装置对构造混杂岩样本施加剪切应力。而现场的大型平板载荷、大型直剪原位试验，人力物力耗资巨大，操作复杂，且难以实现大范围快速勘察。
3、因此，如何设计一种能够对大范围的构造混杂岩区域岩体进行原位测试是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供了一种构造混
2、第一方面，本专利技术提供一种构造混杂岩工程特性原位测试系统，包括微震采集机构和处理控制器；
3、所述微震采集机构包括呈阵列排列的多个微震采集组件，所述微震采集组件包括微震固定传导单元和多个微震波采集单元，微震固定传导单元与构造混杂岩岩体表面固定耦合，微震波采集单元设于微震固定传导单元或构造混杂岩岩体上，用于采集环境微震信号；
4、所述处理控制器与多个所述微震波采集单元信号连接，用于向微震波采集单元发送采集指令，以及根据微震波采集单元采集的环境微震信号，给出构造混杂岩岩体工程特性的原位测量结果。
5、进一步地，微震波采集单元包括微震波电磁传感器、微震信号预处理模块、高精度ad模数转换模块、gps实时时钟定位模块和无线数据传输模块；所述微震波电磁传感器的输出端与所述微震信号预处理模块输入端连接，所述微震信号预处理模块的输出端连接所述模数转换模块，所述模数转换模块与无线数据传输模块连接，所述无线数据传输模块通过广域wifi无线通讯技术将采集的微震信号传输至所述处理控制器。所述gps实时时钟定位模块进行定位和给各微震采集单元授时功能，当微震采集单元启动后，实时同步各微震采集单元的gps时间并进行指令同步收发。
6、进一步地，高精度ad模数转换模块包括前置放大器、信号衰减器、频带滤波器、可编程增益放大器和模数转换器，对采集到的微震信号依次进行放大处理、滤波处理和模数转换处理，得到一组处理后的环境微震信号，并由无线数据传输模块传输至处理控制器。
7、进一步地，微震固定传导单元包括传导件和多个固定件，多个固定件固定于传导件同一侧壁上，并用于与构造混杂岩岩体表面固定，固定件包括三个带止转功能的锁止螺丝，锁孔与中心呈120°夹角均匀排布在传导件表面。
8、进一步地，多个微震采集组件排列形成的阵列为圆形阵列、半圆形阵列、线性多台站或双台站阵列。
9、在另外一个方面，一种构造混杂岩工程特性原位测试方法，采用如所述的构造混杂岩工程特性原位测试系统，所述构造混杂岩工程特性原位测试方法包括：
10、根据待测试构造混杂岩岩体类型和尺寸，确定微震采集机构中微震采集组件和对应的阵列参数；根据确定的微震采集组件和阵列参数，将微震采集机构设于待测试构造混杂岩岩体上；处理控制器向微震采集机构发送采集指令，并根据微震波采集单元采集的环境微震信号，给出构造混杂岩岩体工程特性的原位测量结果，包括：
11、将预设采集周期内的环境微震信号进行预处理，给出若干相同时间长度的微震数据片段；所选择的微震数据时间长度需使各道数据的重叠率≥50％。
12、对所有微震数据片段进行频率域或时间域的归一化处理；
13、对归一化处理后的所有微震数据片段进行相关性计算，给出微震数据相关性集合；对微震数据互相关集合进行分析处理，得到混杂岩岩体相速度分布图；
14、基于预先构建的岩体工程特性识别模型，对构造混杂岩岩体相速度分布图进行识别，给出构造混杂岩岩体的工程特性参数数据。
15、进一步地，对微震数据互相关集合进行分析处理，得到构造混杂岩岩体相速度分布图，包括：
16、1)使用空间自相关法，原始微震道集数据空间自相关计算公式为：
17、
18、其中，rxy(f,θ)为空间协方差函数，用于计算在x与y位置微震台站上观测到频率为f的波形的自相关关系；地震干涉互相关计算公式：
19、
20、gx,y(τ)为在x与y位置微震台站上观测到微震波形的互相关关系，τ为两台站接收到波形的时间差；基于处理后的频散能量谱图运用贝塞尔函数拟合空间自相关系数或拾取各频率干涉能量谱峰值提取频散曲线；
21、2)运用地震干涉法进行微震数据互相关集合相速度分析，通过希尔伯特变换将微震实数信号表示为复数信号，同时利用相位交叉相关技术解析每对微震数据集合的相位相干性，得到时间域微震数据的相位相干性集合c(t)；
22、
23、j是微震采集单元道数，φj(t)为第j道的瞬时相位，v为测量的灵敏度；而后对微震数据相位相干性集合运用连续小波逆变换和s变换进行时频域相位加权叠加分析处理，
24、spws(τ,f)＝c(τ,f)sls(τ,f)
25、得到时频域微震数据相位相干性集合spws(τ,f)，sls(τ,f)为所有微震道集数据的线性s变换集合；而后寻找该时频域微震数据表示的振幅最大值提取微震频率-相速度分布图。对创建的频散图像进行迭代处理，给出处理后的频散曲线。
26、将各微震数据片段创建的频散图谱，根据时间平均函数将各分段图谱叠加到整个微震记录中。根据微震波中不同频率色散波反映了在该色散波1/2～1/3波长深度处的情况计算岩体不同位置相速度值分布，进而反演得到构造混杂岩体随深度变化的相速度分布图。
27、进一步地，构造所述混杂岩工程特性识别模型包括：
28、获取历史环境微震数据以及对应的构造混杂岩岩体类型和工程特性参数数据；获取“软基质包裹硬岩块型、软硬相间混杂型、构造破碎混杂型、软硬接触混杂型”4种类型已知工程特性参数的构造混杂岩岩体数据作为训练集，该训练集包含大量此4种类型的构造混杂岩本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种构造混杂岩工程特性原位测试系统，其特征在于，包括微震采集机构和处理控制器；
2.如权利要求1所述的构造混杂岩工程特性原位测试系统，其特征在于，微震波采集单元包括微震波电磁传感器、微震信号预处理模块、高精度AD模数转换模块、GPS实时时钟定位模块和无线数据传输模块；所述微震波电磁传感器的输出端与所述微震信号预处理模块输入端连接，所述微震信号预处理模块的输出端连接所述模数转换模块，所述模数转换模块与无线数据传输模块连接，所述无线数据传输模块通过广域WiFi无线通讯技术将采集的微震信号传输至所述处理控制器。所述GPS实时时钟定位模块进行定位和给各微震采集单元授时功能，当微震采集单元启动后，实时同步各微震采集单元的GPS时间并进行指令同步收发。
3.如权利要求2所述的构造混杂岩工程特性原位测试系统，其特征在于，高精度AD模数转换模块包括前置放大器、信号衰减器、频带滤波器、可编程增益放大器和模数转换器，对采集到的微震信号依次进行放大处理、滤波处理和模数转换处理，得到一组处理后的环境微震信号，并由无线数据传输模块传输至处理控制器。
4.如权利要求1
5.如权利要求1所述的构造混杂岩工程特性原位测试系统，其特征在于，多个微震采集组件排列形成的阵列为圆形阵列、半圆形阵列、线性多台站或双台站阵列。
6.一种构造混杂岩工程特性原位测试方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的构造混杂岩工程特性原位测试系统，所述构造混杂岩工程特性原位测试方法包括：
7.如权利要求6所述的构造混杂岩工程特性原位测试方法，其特征在于，对微震数据互相关集合进行分析处理，得到构造混杂岩岩体相速度分布图，包括：
8.如权利要求6所述的构造混杂岩工程特性原位测试方法，其特征在于，构造所述混杂岩工程特性识别模型包括：
...【技术特征摘要】
1.一种构造混杂岩工程特性原位测试系统，其特征在于，包括微震采集机构和处理控制器；
2.如权利要求1所述的构造混杂岩工程特性原位测试系统，其特征在于，微震波采集单元包括微震波电磁传感器、微震信号预处理模块、高精度ad模数转换模块、gps实时时钟定位模块和无线数据传输模块；所述微震波电磁传感器的输出端与所述微震信号预处理模块输入端连接，所述微震信号预处理模块的输出端连接所述模数转换模块，所述模数转换模块与无线数据传输模块连接，所述无线数据传输模块通过广域wifi无线通讯技术将采集的微震信号传输至所述处理控制器。所述gps实时时钟定位模块进行定位和给各微震采集单元授时功能，当微震采集单元启动后，实时同步各微震采集单元的gps时间并进行指令同步收发。
3.如权利要求2所述的构造混杂岩工程特性原位测试系统，其特征在于，高精度ad模数转换模块包括前置放大器、信号衰减器、频带滤波器、可编程增益放大器和模数转换器，对采集到的微震信号依次进行放大处理、滤波处理和模数转换处理，得到一组处理后的环...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭星亮，汪发武，赵子昕，王炀，朱国龙，
申请(专利权)人：中国地质科学院地质力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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