李立民

• 1:轨道交通工程信息化国家重点实验室(中铁一院)
• 2:陕西省铁道及地下交通工程重点实验室(中铁一院)

摘要(Abstract)：

为了研究不同的微震监测系统计算得到的微震辐射能量特征差异,在引汉济渭工程秦岭输水隧洞岩爆洞段,开展了中科微震SSS微震监测系统、ESG微震监测系统和IMS微震监测系统的对比试验,对比了不同微震监测系统及不同传感器类型的定位及微震辐射能量计算结果。该试验首先将6个速度型传感器平均分成三组布置在与掌子面相距80 m、130 m和180 m的三个断面上,每个传感器内置有三个芯体,分别与中科微震SSS微震监测系统、ESG微震监测系统和IMS微震监测系统相连,来监测掌子面附近的岩爆事件;其次,在相同的断面位置上布置速度型传感器和加速度型传感器,同时连接到ESG微震监测系统来进行对比试验。结果表明:相同试验条件下三套微震监测系统监测的岩石破裂信号定位结果基本在合理范围内,在x方向和y方向的定位结果更为接近,而在z方向的定位结果存在一定差异;不同微震监测系统的辐射能量计算结果基本一致,未出现量级上的差别。SSS微震监测系统与ESG微震监测系统的辐射能更为接近,IMS微震监测系统的辐射能量略小于其他两套微震监测系统。速度型传感器与加速度型传感器监测的岩石破裂信号,定位结果与辐射能皆有一定差异,加速度传感器获得的辐射能稍高于速度型传感器获得辐射能,但不影响岩石破裂辐射能的评估。研究结果可对基于微震辐射能量的岩爆风险评估提供有力支撑,具有重要意义。

关键词(KeyWords)： 岩爆;微震监测系统;辐射能量;定位;引汉济渭工程;秦岭输水隧洞;模型试验;稳定性

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(P2019G001);; 2013年陕西省科技统筹创新工程计划项目(2013KTZB03-01-01);; 陕西省引汉济渭工程建设有限公司科研项目(引汉建函[2014]93号)

作者(Author): 李立民

DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2020.11.022

参考文献(References)：

• [1] 黄玉仁,毛建喜,林朝阳,等.基于微震监测的深埋隧道岩爆预警研究[C]//中国岩石力学与工程学会地下工程分会,中国土木工程学会隧道及地下工程分会,台湾隧道协会.第十三届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集.北京:中国岩石力学与工程学会,2014:23- 27.
• [2] 张君.冬瓜山铜矿围岩破坏震源机制与微震活动响应规律研究[D].长沙:中南大学,2013.
• [3] 李庶林,尹贤刚,郑文达,等.凡口铅锌矿多通道微震监测系统及其应用研究[J].岩石力学与工程学报,2005,24(12):2048- 2053.
• [4] DAI F,LI B,XU N W,et al.Deformation forecasting and stability analysis of large-scale underground powerhouse caverns from microseismic monitoring [J].International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences,2016,86:269-281.
• [5] HONG J S,LEE H S,LEE D H,et al.Microseismic event monitoring of highlystressed rock mass around underground oil storage caverns[J].Tunnelling and Underground Space Technology,2006,21:292- 293.
• [6] 巴福隆.基于应力判据法适宜性分析的隧道施工期岩爆预测研究[J].铁道勘察,2019,45(2):33- 36.
• [7] 唐礼忠,杨承祥,潘长良.大规模深井开采微震监测系统站网布置优化[J].岩石力学与工程学报,2006,25(10):2036- 2042.
• [8] 周子豪,张哲.秦岭地应力特征及对隧道选址的影响研究[J].铁道勘察,2018,44(5):32- 36.
• [9] 徐奴文,唐春安,沙椿,等.锦屏一级水电站左岸边坡微震监测系统及其工程应用[J].岩石力学与工程学报,2010,29(5):915- 935.
• [10] LI S J,FENG X T,LI Z H,In situ monitoring of rockburst nucleation and evolution in the deeply buried tunnels of Jinping II hydropower station[J].Engineering Geology,2012,137/138:85- 96.
• [11] HOEK E,BROWN E T.Practical estimates of rock mass strength[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences,1997,34(8):1165- 1168.
• [12] RUSSNES B F.Analyses of Rockburst in Tunnels in Valley Sides MSc.Thesis [D].Trondheim:Norwegian Inst.of Technology,1974.
• [13] 王兰生,李天斌,徐进,等.二郎山公路隧道岩爆及岩爆烈度分级[J].公路,1999,44(2):41- 45.
• [14] 陶振宇.高地应力区的岩爆及其判别[J].人民长江,1987,33(5):27- 34.
• [15] BARTON N,LIEN R,LUNDE J.Engineering classification of rock masses for the design of tunnel support[J].Rock Mechanics,1974,6:189- 236.
• [16] 郭雷,李夕兵,岩小明.岩爆研究进展及发展趋势[J].采矿技术,2006(1):16- 20.
• [17] 张镜剑,傅冰骏.岩爆及其判据和防治[J].岩石力学与工程学报,2008,27(10):2034- 2042.
• [18] 冯夏庭.岩爆孕育过程的机制、预警与动态调控[M].北京:科学出版社,2013.
• [19] 谢和平,PARISEAU W G.岩爆的分形特征和机理[J].岩石力学与工程学报,1993,12(1):28-37.
• [20] 唐春安.岩石的破裂、失稳及岩爆[M]//河海大学.中国岩石力学与工程世纪成就.南京:河海大学出版社,2004:324-335.
• [21] LIU J P,FENG X T,LI Y H,et al.Studies on temporal and spatial variation of MS activi-ties in a deep metal mine[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences.2013,60:171-179.
• [22] MENDECKI A J.Principles of monitoring seismic rockmass response to mining[C]//GIBOWICZ S J.Proceedings of the 4th International Symposium on Rockbursts and Seismicity in Mines Rockbursts and Seismicity in Mines.Rotterdam:Balkema,1997:69- 79.
• [23] 刘辉.基于Brune模型岩石破裂近场辐射能评估及工程应用[D].成都:成都理工大学,2018.
• [24] GUTENBERG B,RICHTER C F.Magnitude and Energy of Earthquakes[J].Science,1955,176:795- 795.
• [25] BOATWRIGHT J,CHOY G L.Teleseismic estimates of the energy radiated by shallow earthquakes[J].Journal of Geophysical Research Solid Earth,1986,91(B2):2095-2112.
• [26] BRUNE J N.Tentonc stress and the spectra of seismic shear waves from ear-thquakes [J].Journal of geophysical research,1970,75:4997- 5009.
• [27] ANDREWS D J..Objective determination of source parameters and other phenomeno-logical descriptions of seismic source[J].Geophysical Journal Royal Astronomical Society,1986,46,301- 329.
• [28] BILEK S L,LAY T,RUFF L J.Radiated seismic energy and earthquake source duration variations from teleseismic source time functions for shallow subduction zone thrust earthquakes [J].Journal of Geophysical Research Solid Earth,2004,109(B9):111- 124.
• [29] 陈炳瑞,冯夏庭,符启卿,等.综合集成高精度智能微震监测技术及其在深部岩石工程中的应用[J].岩土力学,2020,41(5):1- 10.
• [30] MENDECKI A J.Seismic monitoring in mines[M].London:Chapman and Hall,1997.