内 容 提 要本书以深部工程岩体测试与监测的需求为目标导向,介绍了测试系统组成、各种类型传感器的工作原理和基本的数据分析方法;地应力和扰动应力测试、岩体表面和内部变形观测、岩体结构和损伤探测、微震监测、爆破振动监测、支护系统监测等过程,以及岩体测试与监测技术的工作原理、数据处理方法、使用条件和注意事项等,并辅以典型深部岩体工程应用案例;深部工程典型岩体灾害-岩爆的监测预警、金属矿山地下采空区监测及稳定性评价中的岩体原位综合监测方法及应用。本书可供从事矿山开采的工程技术人员、科研人员和管理人员阅读,也可供相关领域的工程技术人员与高等院校师生参考。
刘建坡,教授,博士生导师,主要从事深部金属矿采动岩体力学、深部地压灾害监测与防控、微震与声发射监测技术研究等,主持国家自然科学基金项目3项、国家重点研发计划子课题2项、省部级项目和企业合作项目10余项,发表学术论文60余篇(SCI收录30余篇,EI收录20余篇);研究成果获省部级科技进步一等奖4项、二等奖2项。参编专著1部、国际岩石力学学会建议方法2项;主编、参编教材2部。徐世达,东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室讲师。
目录绪论10.1我国深部工程建设发展趋势10.2深部工程岩体灾害监测预警的重要性20.2.1岩爆20.2.2岩体大变形30.2.3采空区失稳30.2.4大体积塌方冒落40.3深部工程岩体测试与监测的特点和需求50.4深部工程岩体测试与监测的发展趋势50.4.1监测仪器方面向“可移动监测”和“高精度”方向发展60.4.2监测系统向多元信息集成化、一体化监测与智能分析方向发展61岩体测试与监测基础71.1概述71.2测试系统71.2.1测试系统的组成71.2.2测试系统的特性81.2.3测试系统的选择91.2.4岩体测试系统的质量标准101.3传感器分类及原理111.3.1电学类传感器121.3.2光学类传感器211.3.3机械类传感器271.3.4智能传感器281.3.5传感器的选择和标定351.4数据分析基础361.4.1误差的基本概念371.4.2误差分析381.4.3误差处理411.4.4经验公式的建立42本章小结45思考题452岩体应力测试472.1概述472.1.1岩体应力测试的目的与意义482.1.2岩体应力测试方法分类482.2应力解除法492.2.1孔底应力解除法502.2.2孔壁应变法532.2.3孔径变形法562.2.4深部工程应力解除法测试582.2.5工程应用592.3水压致裂法592.3.1测量仪器设备592.3.2测量过程602.3.3应力计算612.3.4应用条件622.3.5深部工程水压致裂法测试622.3.6工程应用622.4扰动应力测试632.4.1压力枕632.4.2刚性包体应力计642.4.3空心包体应力计722.4.4深部工程扰动应力测试792.4.5工程应用79本章小结83思考题833地下工程岩体变形监测843.1概述843.2岩体收敛变形监测853.2.1收敛尺(仪)863.2.2全站仪903.2.3深部工程岩体收敛变形监测933.2.4工程应用943.3岩体内部变形监测973.3.1钻孔位移计983.3.2滑动测微计1013.3.3测斜仪1043.3.4深部工程岩体内部变形监测1083.3.5工程应用109本章小结111思考题1124地下工程岩体结构及损伤探测1134.1概述1134.2岩体结构面信息采集1144.2.1三维激光扫描1144.2.2数字近景摄影测量1184.2.3深部工程岩体结构面信息采集1214.2.4工程应用1224.3岩体内部结构及损伤探测1264.3.1超前探孔1264.3.2岩体声波探测1294.3.3钻孔摄像法1364.3.4地质雷达1414.3.5地震反射波法地质超前预报技术1444.3.6其他测试方法1484.3.7深部工程岩体内部结构及损伤探测1504.3.8工程应用150本章小结153思考题1545微震监测1555.1概述1555.2微震监测系统1565.2.1传感器1565.2.2数据采集单元1585.2.3数据传输网络1585.2.4服务器和处理软件1595.3微震监测的构建1605.3.1现场调研1605.3.2传感器布置方式1605.3.3传感器安装1635.3.4监测系统构建1645.3.5监测过程质量控制1645.4微震数据分析方法1655.4.1岩体破裂信号识别1655.4.2微震源定位1675.4.3微震统计学参数1735.5工程应用1755.5.1深埋隧洞1755.5.2金属矿山178本章小结184思考题1846爆破振动监测1856.1概述1856.2爆破振动波特征1866.2.1爆破振动波的分类1876.2.2振动波传播速度1886.2.3爆破振动波传播的特性1896.2.4黏弹性介质的力学模型1926.2.5爆破振动波与自然地震波1946.3爆破振动监测方法1956.3.1爆破振动监测方案1956.3.2传感器安装1966.3.3爆破振动数据分析方法1976.4爆破振动安全判据2006.5爆破振动预测2026.5.1爆破振动影响因素2036.5.2经验公式2046.5.3其他预测方法2066.6深部工程爆破振动监测2086.7工程应用209本章小结212思考题2137岩体支护系统监测2147.1概述2147.2锚杆2157.2.1拉拔力2157.2.2锚杆应力监测2217.3锚索2237.3.1监测设备2237.3.2现场安装2257.3.3测量及计算2267.4混凝土2277.4.1混凝土应力2277.4.2混凝土应变2297.5深部工程支护系统监测2327.6工程应用2327.6.1锚杆的工程应用2327.6.2锚索的工程应用2347.6.3混凝土的工程应用236本章小结236思考题2378深部工程岩爆综合监测与预警2388.1概述2388.2岩爆分类及特征2388.2.1岩爆分类2388.2.2岩爆主要特征2398.3岩爆倾向性2418.4岩爆综合监测方案2438.4.1监测内容及手段2438.4.2监测设计原则2448.5岩爆预警方法2498.5.1预警内容及预警指标2498.5.2常用预警方法2518.6工程应用2548.6.1深埋隧洞2548.6.2金属矿山267本章小结270思考题2709金属矿地下采空区综合监测与稳定性评估2719.1概述2719.2采空区的分类与特性2729.3采空区危害2749.4采空区稳定性综合监测2759.4.1采空区形态探测2759.4.2采空区围岩稳定性监测2769.5采空区稳定性分析方法2809.5.1采空区稳定性影响因素2809.5.2采空区稳定性分析方法2839.6采空区安全分级2909.6.1依据冲击波风险分级2909.6.2依据采空区水害风险分级2909.6.3依据采空区地表塌陷风险分级2919.6.4依据地压活动规律采空区安全分级2929.6.5考虑多因素的采空区安全分级 2939.7工程应用2949.7.1采空区现场踏勘2959.7.2采空区精细调查296本章小结298思考题298参考文献299