基于波速反演模型的防渗层渗漏定位方法研究

为解决运营中垃圾填埋场防渗层渗漏定位问题,提出基于波速反演模型的渗漏定位方法。利用所测非均匀粘土层波速均值作为时差定位波速进行破损点定位;考虑渗滤液对弹性波波速影响特性,反演出粘土层波速畸变区域进行渗漏点定位。通过在防渗层下平铺双层加速度传感器及诱震器,当接收到HDPE膜破损信号时,利用诱震器发射与破损信号相同频率弹性波测出粘土层波速均值进行破损点定位;当填埋场运营噪音导致无法接收破损信号时,通过诱震器发射固定频率弹性波生成波速层析图进行渗漏点定位。试验结果表明:在破损点定位中,实际破损坐标与定位坐标在XY平面和Z平面距离偏差最大值分别为2.44 cm,2.5 cm;在渗漏点定位中,实际渗漏位置与反演推测距离偏差最大值为9.24 cm,均符合工程误差要求。

基于微震在线监测的实时震源波速反演技术应用

为了提高冲击地压监测精度、监测范围和监测结果的时效性,基于微震在线监测的实时震源波速反演技术对综采工作面高应力区以及冲击危险区域进行探测。结果表明,高应力分布区域与大能量微震事件震源点位置基本一致,结合大能量微震事件发生前相应区域地音活动特征,验证了震源波速反演结果中应力集中区域与煤岩体中高应力分布区域基本吻合,实时震源波速反演对于探测煤层高应力区域分布规律具有较好的适用性,该技术可直观反馈工作区域应力场的变化。

利用波速反演定位桩底溶洞的方法研究

文章结合工程实例,依托JL-SONAR(A)声呐探测技术和PBCA信号分析软件,通过SIRT算法对波速进行反演研究,建立波速场,从而对桩底溶洞进行定位,旨在为今后同类型的地质条件下定位及处理桥梁桩基施工桩底溶洞提供可借鉴的经验。

用神经网络技术进行地震波速反演

研究了采用神经网络技术进行地震波速度反演的方法和实现细节 ,经过训练之后的神经网络输出结果基本和实际结果拟合。与传统的方法相比 ,本方法避免了对求解过程的简化和假设 ,使结果更接近于实际值。

基于波速反演微震监测系统的设计与应用

为了进一步提高微震监测系统的定位精度,提出并设计了一种基于波速反演的微震监测系统。通过频率可调、激振力可控的自激震源及配套的波速反演算法,实现微震定位前波速场的反演与校正,之后用校正后的波速场定位煤岩体破裂产生的微震事件,文中介绍了系统的组成,分站、传感器、自激震源的设计及波速反演的算法。通过煤矿井下定点爆破对比试验结论表明:基于波速反演的微震监测系统的三个方向的定位误差均小于10m,且均优于波兰ARAMIS微震监测系统与加拿大ESG无波速反演功能的传统微震监测系统,为进一步提高微震系统的定位精度提供了新的思路及实现方案。

再论波动方程反演波速问题——波的反射与透射公式

本文是文[1]的续篇,讨论由波动方程(?)Q/(?)t^2=v^2(x)△Q 反演波速v(x)的方法是否近似可用。作者指出,在非均匀介质条件下用此波动方程不能正确描述波的传播特性,因它不能保证弹性力在间断面上连续。以双层介质为例,分别从此方程及原始波动方程出发推导波的反射与透射公式,得到不同的反射系数与透射系数表达式。二者相差很大,不可能是近似关系,因此从波动方程直接反演波速函数的方法是不可取的。

基于波速场反演的爆破损伤区范围界定研究

岩体爆破损伤区范围的量化界定对于爆破作用下地下工程围岩稳定性评价、基岩开挖损伤控制等具有重要意义。基于多模板快速行进法(multistencils fast marching methods,MSFM)与同步迭代重建技术(simultaneous iterative reconstructive technique,SIRT),提出一种基于波速场反演定量确定岩体爆破损伤区范围的方法。通过对比反演所得波速场与已知波速场模型,验证所提方法的有效性。使用自主研发的OpenFDEM有限-离散元求解器进行爆破、波速测量模拟,采用自编程后处理程序处理波形数据,对爆破后模型的波速场进行重建。结合现行规范中岩体损伤表征的波速变化率判据,对比分析波速场中不同波速变化率区域与爆生裂纹区域。使用爆破损伤程度不同的区域等效半径与爆破孔半径之比,量化爆破损伤的范围。分别以波速变化率10%与15%作为岩体爆破轻微损伤以及完全损伤的阈值,爆破轻微损伤区及爆破损伤区等效半径与爆破孔半径之比分别为11.86与7.2左右。随着爆破荷载的增加,不同程度损伤区的形状逐渐变得不规则,等效半径增大。研究结果可为现场爆破损伤区范围的确定提供参考。

剪切波速参数法估算桩基沉降量

本文通过反演分析法,对已建立的土层剪切波速测试值与标准贯入击数的相关关系式,采用剪切波速测试参数法,对十项工程估算了桩基总沉降量,并与实际沉降量作了对比。建立的计算方法合理、简单,计算参数能正确反映地基土的力学性质,适用于各种桩基土类型。

断层构造区域煤岩应力分布数值模拟及微震监测

针对断层与向斜构造叠加区煤层应力异常及巷道变形破坏等问题,首先基于有限元数值模拟,分析了断层与向斜构造叠加区煤体应力及位移分布演化规律。借助现场微震数据分析及震动波反演,分析了现场断层与向斜构造叠加赋存区微震活动规律、应力场分布特征及微震信号特征等,提出了断层与向斜构造叠加作用下煤体应力场分布及变形失稳特征。研究结果表明:工作面采掘活动前,断层及向斜轴部存在明显的应力集中,且受断层拉伸和向斜挤压叠加应力作用,断层与向斜轴部之间煤体应力水平较高;受正断层走向拉伸作用,采掘揭露断层时,煤体变形量、微震频次及能量均出现明显降低,但煤体应力值较高;断层与向斜构造叠加区水平应力受采掘扰动较垂直应力明显,且该区域煤岩体变形破坏最严重,主要以剪切破坏为主,这与正断层拉伸应力和向斜构造挤压应力叠加有关;受采空区、断层及向斜构造叠加影响,工作面集中应力及应力梯度高值主要分布在断层与向斜叠加区,造成煤岩体明显破坏,与数值模拟及现场观测结果吻合。

上覆遗留煤柱作用下冲击矿压预测预警案例研究

以三河尖煤矿92201工作面运输巷在上覆7煤上山保护煤柱下掘进诱发的冲击矿压为例,采用震动波CT技术对待掘区域应力场进行反演,预测冲击危险区域,并在掘进过程中实时监测分析矿震动载特征,对冲击危险进行预警。研究表明:震动波CT技术可有效反应煤岩体内未知因素对应力分布的影响,实现大范围应力探测,较常规解析和数值等分析方法更为有效,利用该技术可提前和分时段预测冲击危险区域分布;结合掘进过程中的矿震时空演化规律分析,可对冲击危险区域进行有效确认和实时预警,实现了动载与静载结合对冲击危险进行提前预测与实时监测预警。利用该套技术方法分析表明,上覆遗留煤柱长时间受矿压作用,其集中应力分布明显向煤柱煤壁深处转移,导致区域应力分布异常,冲击矿压防治难度加大。92201巷道冲击矿压显现证实了以上结论和该套技术方法的有效性。

超应力卸载作用下煤样冲击破坏试验研究

煤矿采深进入千米以后,采掘工作面围岩应力普遍超过煤体单轴抗压强度,呈现围岩应力超过煤体强度的超应力现象。基于调研分析,得到煤层单轴抗压强度的分布特征以及开采深度、原岩应力与煤层单轴抗压强度之间的关系,提出了超应力集中系数的概念。采用声发射和被动CT成像技术相结合的研究方法,开展了煤样真三轴超应力卸载作用下冲击破坏试验研究,从而探究声发射波速演化与煤样宏、微观破裂的关系,揭示深地围岩对煤层的超应力加载作用及方式。试验结果表明:(1)不同的应力卸载路径下煤样冲击破坏具有显著的时间延迟效应,应力路径变化越大,其时间延迟越短;(2)三轴卸载状态下煤样的破坏形式复杂多变,多为剪切、拉伸等耦合破坏形式;总体破坏模式表现为首先沿着与轴压方向分布的主裂隙进行扩张破坏,其次在试样表面分布着许多沿轴压方向的小张拉裂隙;(3)在加载初期,煤样内部波速变化范围较小,出现少量高、低波速区;随着载荷初步增加,煤样内高波速区转移与扩展,同时波速异常区明显扩大;当载荷进一步增加,煤样内出现大面积低波速带,波速极小值不断降低,高波速区、波速异常区迅速变化转移;(4)试样宏观破裂面和波速异常丰富区、微观裂隙演化和低波速贯通区形成了较好的对应。

弹性震动波CT透视技术现场应用与分析

为了探测3306回采工作面的应力分布情况,提高冲击地压预警效果,采用震动波主动CT技术对工作面内部应力分布情况进行探测,综合分析掘进扰动、构造、卸压工程等因素的复合影响,得到综合波速反演成果图,所得结果与微震监测系统监测数据比较吻合,为采取有针对性卸压措施提供理论依据,可以有效地保证矿井安全高效生产。