超聲波圍巖裂隙探測儀超聲波圍巖裂隙探測儀原理

該儀器是利用聲波在巖體中傳播速度與巖體所受應力大小和裂隙情況有關的原理，將探頭放入鉆孔中，測定巖體的聲速變化，反映圍巖的松動范圍及應力的變化。聲速的測定則是通過聲波在鉆孔中一定距離內所傳播時間的量測來實現的。圖1-43為儀器的原理圖。

在鉆孔中放入發(fā)射換能器F，接受換能器S1與S2。發(fā)射換能器F在鉆孔中發(fā)射超聲波，在孔壁周圍產生滑行波沿著鉆孔傳播。當首波傳播到接受換能器S1時，S1將聲能轉換成電能，經過接收器Ⅰ放大整形，使控制器翻轉，將計數門開啟。頻率為10MHz的晶體振蕩信號通過計數門進入計數器，計數器開始計數。當滑行波繼續(xù)傳播到接受換能器S2時，S2亦將聲能轉換成電能，經接收器Ⅱ放大整形，使控制器翻轉回來，將計數門關閉，計數器停止計數，完成一次測量，顯示讀數。

上述測量方法系雙收法。也可做單收法測量，此時發(fā)射換能器F在發(fā)射超聲波的同時，即使控制器翻轉，計數器開始計數，接受換能器S1或S2收到信號后再使控制器翻轉回來，停止計數，顯示讀數，完成S1或S2的單收測量 。

超聲波圍巖裂隙探測儀由主機、“一發(fā)雙收”探頭、封孔器、注水器及充電器等部分組成。主機采用集成電路，半導體數碼顯示，自備電池，為便攜式。探頭由發(fā)射換能器、接受換能器、隔聲連接筒組成。

超聲波圍巖裂隙探測儀是應用超聲波探測巷道圍巖松動范圍和應力變化的一種電子儀表 。

發(fā)射電壓：480V；

超聲波頻率：36×103Hz；

測量顯示范圍：0.1-999.9μs；

分辨率：0.1μs；

重復測量誤差：≤0.2μs；

電源：采用兩組電池組，GNY-3型5節(jié)串聯，GN-255型5節(jié)串聯；

探頭直徑：36mm；

換能器間距：140mm；

測孔深度：2m（可根據需要加大）；

測孔方位：可測向下、向上和任意傾角的鉆孔；

防爆類型：礦用安全火花型。

測試時先將探頭放入測孔最深處，用封孔器封好孔，注滿水。然后開始測試，每次從里向外移動一定距離，重復計下儀器讀數3-5遍，一直測到孔口或測到破碎嚴重地方為止，在測試過程中便可以初步判斷出巖體的松動范圍。待做出聲速V與孔深L的變化曲線，即V=f（L）曲線，便可以比較精確地判斷出巖體的松動范圍 。2100433B

《圍巖孔裂隙充水承壓爆破控制機理》圍繞圍巖孔裂隙充水承壓爆破控制機理，開展了系列實驗研究、理論分析及現場實踐工作。介紹了承壓爆破的技術內涵與優(yōu)點，分析了承壓水作用下的煤巖爆破和增裂過程，建立了承壓爆破力學機制模型，揭示了波動傳載先導破巖聯合傳爆介質后續(xù)膨脹擠壓增裂原理，研究了承壓定向爆破機理與技術，應用于堅硬煤巖預裂控制現場實踐，取得了良好效果。

《圍巖孔裂隙充水承壓爆破控制機理》可供從事礦山開采、石油氣開采、堅硬頂板控制、沖擊礦壓防治、低透煤巖增裂增透等研究的科技工作者、工程技術人員和高等院校相關專業(yè)師生參考使用。

按裂隙的成因分為成巖裂隙水、構造裂隙水和風化裂隙水。按裂隙水的水力聯系程度分為風化殼網狀裂隙水、層狀裂隙水和脈狀裂隙水。

裂隙水風化裂隙水

賦存于巖體的風化帶中。風化作用與卸荷作用決定了巖體的風化裂隙帶在近地表處呈殼狀分布，通常厚數米至數十米。裂隙分布密集均勻，連通良好的風化裂隙帶構成含水層，未風化或風化程度較輕的母巖構成相對隔水層。因此，風化裂隙水一般為潛水。被后朔沉積覆蓋的古風化殼，也可賦存承壓水。風化裂隙水通常分布比較均勻，水力聯系較好，但含水體的規(guī)模和水量都比較局限。

裂隙水成巖裂隙水

賦存于各類成巖裂隙中。成巖裂隙是沉積巖固結脫水及巖漿巖冷凝收縮形成的裂隙。一般情況下，成巖裂隙多為閉合，不構成含水層。陸地噴溢的玄武巖裂隙發(fā)育且張開，可構成良好含水層。巖脈及侵入巖體與圍巖的接觸帶，冷凝后可形成張開的呈帶狀分布的裂隙，賦存帶狀裂隙水。熔巖流冷凝過程中未冷凝的熔巖流走，在巖體中留下的巨大熔巖孔道，形成管狀含水帶，可成為強富水的含水層。

裂隙水構造裂隙水

構造裂隙是固結巖石在構造應力作用下形成的最為常見的裂隙。構造裂隙水以分布不均勻、水力聯系不好為其特征。在鉆孔、平酮、豎井及各種地下工程中，構造裂隙水的涌水量、水位、水溫與水質往往變化很大。這是由于構造裂隙的分布密度、方問性、張開性、延伸性極不均一所造成的。一般說來，層狀巖層中，構造裂隙發(fā)育較為均勻，在層面裂隙的溝通下，構造裂隙水的水力聯系較好。塊狀巖體中構造裂隙發(fā)育極不均勻，通?？煞譃?個級次的裂隙空間:[1]細短閉合的小裂隙構成的微裂隙巖體；[2]張開且延伸較長的中等裂隙構成的導水裂隙網絡；[3]大裂隙與斷層構成的局部導水通道。當鉆孔或坑道進人微裂隙巖體時，水量微不足道；遇到裂隙網絡時，出現較大水量;觸及大的裂隙導水通道，水量十分可觀。

裂隙巖體的滲透性，由于裂隙的性質及發(fā)育的方向性而具有各向異性。同時，隨著空間尺度增加，寬度較小的裂隙交接處增加，裂隙網絡的滲透參數將會降低，這就是裂隙巖體的尺度效應。河谷地帶的裂隙巖體中，往往存在兩類互相獨立的裂隙網絡系統，在淺表部連續(xù)分布的裂隙網絡中，為淺循環(huán)冷水；在深部存在相對封閉而又連通的裂隙網絡中，則為深循環(huán)水。

在裂隙巖體中開采或排除地下水時，要根據裂隙水的特點布置佑孔與坑道。在裂隙巖體中修建水利工程時，要充分考慮裂隙水的復雜性。滲漏計算，排水孔 (幕)和灌漿工程的設計，都應充分考慮裂隙巖體滲透性的不均一性，各向異性和尺度效應。