岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (10): 3255-3265.doi: 10.16285/j.rsm.2020.0030

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

含采空区层状岩体微震信号传播规律试验研究

贾宝新1, 2,王坤1,孙傲1,周琳力1,孙闯1,苏丽娟1   

  1. 1. 辽宁工程技术大学 土木工程学院,辽宁 阜新 123000;2. 中国地震局地质研究所,北京 100000
  • 收稿日期:2020-01-10 修回日期:2020-06-08 出版日期:2020-10-12 发布日期:2020-11-05
  • 作者简介:贾宝新,男,1978年生,博士,教授,主要从事矿山灾害力学等方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 51774173)

Experimental study on propagation law of microseismic signal in layered rock mass containing goaf

JIA Bao-xin1, 2, WANG Kun1, SUN Ao1, ZHOU Lin-li1, SUN Chuang1, SU Li-juan1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin, Liaoning 123000, China; 2. Institute of Geology, China Earthquake Administration, Beijing 100000, China
  • Received:2020-01-10 Revised:2020-06-08 Online:2020-10-12 Published:2020-11-05
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51774173).

摘要: 微震信号在层状岩体中传播规律的研究对于实现震源准确定位具有重要的现实意义。在天然岩体中,微震信号在岩层中传播的速度,不仅受其内部因素即岩石自身物理性质的影响,还受外部因素如地质结构面、断层及采空区等条件的影响。通过室内试验的方法对微震信号在不同岩层及采空区处的传播规律进行研究。结果表明:波速随着传播距离的增加而逐渐衰减,且岩层密度越大衰减越慢;穿过的结构面数量越多,微震信号传播速度衰减比例越大;能量的衰减与波速的衰减一致。采空区断面横截面积越大,微震信号通过的用时越长;采空区周围岩石密度、弹性模量等物理性质的数值越大,微震信号通过时衰减越少。边际谱分析结果表明:断层对频率高的微震信号阻碍作用更强。

关键词: 岩层, 结构面, 波速, 能量, 边际谱

Abstract: The study of propagation law of microseismic signal in layered rock mass is of great practical significance for realizing accurate source location. In natural rock mass, the propagation velocity of microseismic signal in rock strata is not only affected by its internal factors, namely the physical properties of rock itself, but also by external factors, such as geological structural plane, fault and goaf. Through laboratory experiments, the propagation law of microseismic signals in different strata and near mined-out areas was studied. The results show that the wave velocity decreases as the propagation distance increases, and the attenuation of the wave velocity is slower with higher rock density. The attenuation ratio of propagation velocity is bigger when microseismic signal goes through more structural planes. The attenuation of energy is consistent with that of the wave velocity. It takes longer for microseismic signals to pass through a goaf with a larger cross-sectional area, whereas, the larger the values of the physical properties such as the density and elastic modulus of the rock around the goaf, the less the wave velocity attenuation when the microseismic signal passes. Marginal spectrum analysis results show that faults have a stronger obstruction to micro-seismic signals with higher frequency.

Key words: rock formation, structural plane, wave velocity, energy, marginal spectrum

中图分类号: 

  • TU 411
[1] 熊仲明, 吕世鸿, 李运良, 赵奇峰, 李进, 谭书舜, 张向荣, 朱玉荣, 姜磊, 杨琪凡, 张宁波, 张子栋. 被动围压下黄土动态力学性能与能量耗散研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 775-782.
[2] 张雨霏, 李建春, 闫亚涛, 李海波, . 基于SHPB试验的粗糙节理面动态损伤特征研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 491-500.
[3] 任连伟, 任军洋, 孔纲强, 刘汉龙, . 冷热循环下PHC能量桩热力响应 和承载性能现场试验[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 529-536.
[4] 卢锋, 仇文革, . 基于能量演化理论的多参数非等比例折减的 安全系数求解方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 547-557.
[5] 陈庆发, 杨承业, 尹庭昌, 王宇, . 金属矿山矿块单元结构体组合关系研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 74-82.
[6] 李任融, 孔纲强, 杨庆, 孙广超. 流速对桩−筏基础中能量桩换热效率 与热力耦合特性影响研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 264-270.
[7] 邹先坚, 王益腾, 王川婴. 钻孔图像中岩石结构面三维形貌特征及 优势抗滑方向研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 290-298.
[8] 张峰瑞, 姜谙男, 杨秀荣. 孔隙水压力对锯齿状结构面剪切蠕变特性的影响[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 2901-2912.
[9] 孟敏强, 王磊, 蒋翔, 汪成贵, 刘汉龙, 肖杨, . 基于尺寸效应的粗粒土单颗粒破碎试验及数值模拟[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 2953-2962.
[10] 徐晓冬, 孙光华, 姚旭龙, 梁学健, 邵陆航, . 基于能量耗散与释放的充填体失稳 尖点突变预警模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 3003-3012.
[11] 江权, 李力夫, 冯夏庭, 李邵军, 覃卫民, 陈腊春, . 大型多功能高压岩石结构面剪切伺服试验 系统及功能测试分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 3159-3169.
[12] 蒋长宝, 魏 财, 段敏克, 陈昱霏, 余塘, 李政科, . 饱水和天然状态下页岩滞后效应及阻尼特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1799-1808.
[13] 陈光波, 秦忠诚, 张国华, 李谭, 李敬凯, . 受载煤岩组合体破坏前能量分布规律[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 2021-2033.
[14] 洪陈杰, 黄曼, 夏才初, 罗战友, 杜时贵, . 岩体结构面各向异性变异系数的尺寸效应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 2098-2109.
[15] 陶帅, 董毅, 韦昌富, . 环境湿度可控的土体小应变刚度试验系统[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 2132-2142.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 张家发,定培中,张 伟,胡智京. 水布垭面板堆石坝垫层料渗透与渗透变形特性试验研究[J]. , 2009, 30(10): 3145 -3150 .
[2] 王 刚,蒋宇静,王渭明,李廷春. 新型数控岩石节理剪切渗流试验台的设计与应用[J]. , 2009, 30(10): 3200 -3209 .
[3] 赵成刚,蔡国庆. 非饱和土广义有效应力原理[J]. , 2009, 30(11): 3232 -3236 .
[4] 王星华,章 敏,王随新. 考虑渗流及软化的海底隧道围岩弹塑性分析[J]. , 2009, 30(11): 3267 -3272 .
[5] 刘小文,常立君,胡小荣. 非饱和红土基质吸力与含水率及密度关系试验研究[J]. , 2009, 30(11): 3302 -3306 .
[6] 兰海涛,李 谦,韩春雨. 基于广义回归神经网络的边坡稳定性评价[J]. , 2009, 30(11): 3460 -3463 .
[7] 王 丽,郑 刚. 局部倾斜桩竖向承载力的有限元研究[J]. , 2009, 30(11): 3533 -3538 .
[8] 刘建平,姜德义,陈 结,王新胜. 一种盐岩相似材料的试验研究[J]. , 2009, 30(12): 3660 -3664 .
[9] 吕海波,曾召田,赵艳林,卢 浩. 膨胀土强度干湿循环试验研究[J]. , 2009, 30(12): 3797 -3802 .
[10] 喻 军,童立元,刘松玉,汤劲松. 基于优势面理论的隧道控水与模拟分析[J]. , 2009, 30(12): 3825 -3830 .