微震监测技术的应用研究
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摘要:微震监测技术是一种高科技信息化的地下工程动力监测技术。随着设备硬件技术、信号处理技术和数字化技术的快速发展,微震监测技术的应用在国际上也越来越多,目前国内出现了对该技术的应用研究热。
关键词:地下工程;微震技术;安全监测
中图分类号:TP
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)15-0345-01
微震监测技术在地下工程中的作用是多方面的,概括起来包括监测岩爆和矿震,应力集中与重分配,岩体大冒落,边坡破坏,为地下结构设计提供参数和优化地下工程设计与施工,灾害定位监测、预报和灾害预警,地下灾害安全救助,检测工程(如大体积混凝土、地下注浆等)施工质量,监测岩体和混凝土结构的损伤和老化过程等诸多方面。由此可见,微震监测技术既可以用于地下工程施工过程中的各种安全监测,也可以用于建成工程的使用过程的安全监测。
1 隧道围岩稳定性监测
1.1 隧道工程施工安全监测
微震监测技术可以对岩爆、大冒落等地压灾害实现有效的监测,确保施工过程的安全生产。隧道工程安全监测可以采用便携式微震监测设备,进行流动的抽样监测;也可以对长大隧道进行固定式多通道微震监测,监测系统可以沿用到隧道使用阶段的安全监测。
1.2 隧道使用安全监测
对一些重大的隧道工程如超长大隧道、过江跨海隧道等在使用期间,对围岩体和支护结构进行实时监测,监测岩体随时间弱化和混凝土老化,掌握结构内的微破裂前兆、损伤程度等,及时采区措施,防范灾害的发生,确保使用期间隧道的营运安全等有重要的意义。
2 边坡稳定性监测
2.1 水电工程高陡边坡监测
对于边坡进行大范围、全天候实时安全监测,可以实现监测过程的自动化和远程监控,可以克服常规应力、位移等监测技术的不足。同时,在建立以微震监测技术的基础上,以该技术为核心建立高陡边坡安全预警系统,对于确保在复杂条件下的边坡安全和预防滑坡灾害的发生有极其重要的作用。
2.2 大型露天矿边坡监测
与水电工程等相比,大型露天矿边坡并非是永久性的工程,其使用寿命相对较短,因而其加固措施和目的也不同。一般来说,由于对其的加固属于相对的短期加固,因此露天矿山边坡的安全性要比水电工程、公路工程边坡的安全性差,它是矿山重大危险源。因此,对露天边坡的稳定性和安全性监测就具有重大的实际意义。
3 大型地下油气库的安全监测
地下油气库的安全监测其目的是监测围岩体及其支护结构的稳定性,防泄漏。到目前为止,我国已建成并投入使用的汕头液化气库成功建立了一套24通道的全数字型微震监测系统,对两个10万m3的地下气库进行全天候实时监测,每个气库各安装了2个三轴传感器和6个单轴传感器。据报道,我国第二座液化气库也正在宁波建成。中国规划未来20年中将投入1000亿美元进行石油战略储备,在北至辽宁、南到广西的海岸线上的地质构造稳定、可建造深水码头的沿海地区,将出现更多这样的地下油气库。由此可见,微震监测在我国的地下油气库安全监测方面有广阔的前景。
4 地下注浆工程监测
注浆技术是一种广泛应用于地下隧道、城市地下铁、水利水电工程、矿山防治水工程等众多领域的技术,注浆技术的目的一是加固岩、土体,提高其强度,二是堵水防渗,减小岩土体的渗透性。微震监测技术的作用一是确定浆体注入的范围,确保注浆效果;二是防止跑浆,降低成本。对于一些大型的注浆工程,采用微震监测技术来监测注浆效果是非常有技术和经济价值的。
5 石油工程中的监测应用
微震监测技术一个重要的应用就是在石油工程领域的应用。对于抽采石油的采区,为了提高石油的采出率,往往要向采区注入高压水破岩。石油开采一般都在大深度的地层下进行,浅则几百米,深则上千米。因此,注水要技术上可行和经济上合理。微震监测技术对于这种大深度的井下注水工程有较好的监测效果,它可以强有力地确定岩体破裂和裂纹扩展方向、裂纹扩展长度和宽度等;确定注水钻孔的合理位置,控制注水量以达到节约用水;优化压裂设计,如注水压力、注水时间等。加拿大的ESG公司就在美国的一些石油开采区使用了微震监测技术,并取得较好的经济效益。
6 地下矿山地压监测
随着技术的发展,微震监测技术在矿山安全监测方面的作用也在不断的扩展,不仅其监测效果在提高,而且其监测所解决的问题也越来越多。目前主要应用于矿震与岩爆监测、岩移监测、崩落范围监测、高应力区与应力重分布监测、爆破及其余震监测、安全救助与预警。迄今为止,我国矿山行业还没有开展应用该项技术进行井下安全救助研究的先例。因此,在国内的大型地下矿山开展这项技术的应用研究,并且推广应用该项技术,提高矿山灾后应急救援技术水平,将有很好的应用前景。
参考文献
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