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

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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
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