智能岩石力学小论文

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1、智能岩石力学基础期末考察一．论述矿山安全高效开采中密切关联的智能监测理论与技术及其发展趋势1.声发射检测技术自从美国于20世纪40年代研究出第一台微振仪以后，于上世纪60年代后期发展成用于监测地下微震活动的声发射仪器设备及技术办法，并广泛用于地下工程微震活动的监测和岩爆范围的确定。井下冲击地压、大面积冒顶等动力灾害的发生都有一个从量变到质变的准备过程，即岩石从微小破裂到破坏的过程，在此过程中岩石由于应变能释放会伴随着应力波的释放，即产生声发射(AE)现象。AE声发射技术是用声发射传感器和专用设备等

2、检测、分析声发射信号和利用信号推断声发射源处岩石等材料破坏特征及发展趋势的一种动态无损检测技术。岩体声发射技术结合声波检测分析方法，对结构体稳定性监测、冒顶与地压安全隐患预测，以及地质灾害的预报十分有效。随着微机的迅速发展和普及，特别是近年来岩石力学的进展及学科交叉和渗透，声发射技术的应用取得了很大突破，解决了其它方法不能解决的一些难题。声发射技术今后需要进一步研究和完善，特别是完美地与计算机软件结合。2.光纤传感技术光纤Bragg光栅(FBG)是20世纪90年代以来国际上新兴的一种有着广泛应用前

3、景、性能优良的反射滤波无源敏感元件。光纤光栅作为传感器的一个重要的用途就是埋入复合材料或者结构中来实现材料、结构内部应变分布的实时监测，形成了光纤机敏材料与结构，与传统的电类传感器相比，它满足了矿山井下设备监测的远距离、分布式和长期性的技术要求。光纤光栅传感器已用于岩石变形、相似模拟实验检测。其工作原理是，一束光注入光纤，满足光纤布拉格条件就会产生有效的反射，反射光的峰值波长称为布拉格波长，该反射光的中心波长与光栅所受的轴向应变和温度呈线性关系，即:ΔλBλB=Kε+KTΔT式中：λB为光栅初始中

4、心波长;ΔλB为光纤光栅中心波长的漂移量pm；ε和ΔT分别为光栅所受的应变、温度变化量;Kε，KT分别为光纤光栅的应变、温6智能岩石力学基础期末考察度标定系数。光纤光栅与基体材料之间的粘结材料和封装方式影响到光纤光栅传感器的应变传递：εg=εmα(k，L)式中：εm为基体材料应变;εg光纤光栅传感器轴向应变;α(k，L)为光纤传感器粘贴长度应变传递的系数。光纤传感器与传统的电类传感器相比，其以体积小、重量轻、耐腐蚀、测量精度高、抗电磁干扰、可实现远距离传输及分布式测量等独特优势在传感领域获得了很大

5、的发展。作为一种新型的无源传感器件，光纤布拉格光栅(FBG)在采矿等工程领域的监测中将会得到更多应用。3.红外传感探伤技术红外探测波段在0.76～1000um之间。红外线有以下特性:任何物体，只要其温度高于绝对零度，就会向外辐射红外线。物体温度越高，辐射的红外线越多，辐射能量越大；分子振动和晶格振动也会向外辐射红外电磁波，并形成红外辐射场；不同气体对红外光的吸收光谱有所差异，气体的特征光谱吸收强度与该气体的浓度相关。正是因为具有这些特点，红外传感技术被应用在热成像仪、红外探测器、红外气体分析仪、红

6、外探伤仪。煤矿渗水往往会导致矿井的塌方，将红外探伤技术应用于煤矿中对积水区域的探测，可以有效预防渗水。众所周知，岩层或煤层不断向外辐射红外电磁波和辐射场。而红外探测仪则可以根据辐射场的变化，确定隐伏目标的性质。对一条掘进巷道而言，如果掘进前方或巷道外围存在采空区老空水或隐伏含水构造，局部地段的介质成分和密度发生变化会产生一个异常场，并迭加于正常场之上，使正常场发生畸变。由于红外辐射场所占的空间总是大于实体，故可通过场的变换提前发现含水区或含水构造。红外技术具有精度和灵敏度高、响应速度快、稳定性和可

7、靠性好、准确度不受被测气体气流速度的影响等优点。4.地质雷达地质雷达（GroundPenetratingRadar简称GPR），是通过发射天线向地下发射高频电磁波，通过接收天线接收反射回地面的电磁波，6智能岩石力学基础期末考察电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的界面时发生反射，根据接收到电磁波的波形、振幅强度和时间的变化特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。　　雷达波的穿透能力大小是衡量雷达在矿井中应用效果好坏的重要指标，它取决于介质的电磁波衰减系数，衰减系数越小，雷达波的穿透能

8、力越大。衰减系数随着介质电导率的增大而增大。煤矿井下介质主要为低电导率的煤层、砂岩、页岩、灰岩，它们的衰减系数较小，雷达波在这些介质中穿透能力较大。所以地质雷达在煤矿井下应用是可行的，尤其在探测断层、岩层界面及溶洞位置等方面效果较好。地质雷达具有轻巧便携、操作方便、分辨率高、效果好且属于无损伤探测，因此，在煤矿井下具有很好的应用前景。5.微震监测技术岩石在应力作用下发生破坏，并产生微震和声波。在采动区顶板和底板内布置多组检波器并实时采集微震数据，经过数据处理后，采用震动定位原理，可