声发射技术在某露天矿边坡稳定性监测中的运用

    1 引 言

    云南某矿东采区露天采场为一单面山坡型露天采场,采场边坡底板为梅树村组第一段(I1m1)含磷白云岩,层面已揭露的最高标高为2 213m,揭露标高随山形向东、西两侧逐渐降低。由于种种历史原因,现采场边坡上未按有关设计和安全规定设置安全平台和清扫平台,以致边坡形成了一个自2213~2035m的高陡边坡,垂直高度达178m,边坡角在42b~50b,平均为46b。底板岩层面由于雨水冲刷和风化作用,局部地段表层已风化成泥状,且顺层脱落,其下层岩完整性较好;东采区断层对边坡的稳定性不起控制作用,无平面活动的可能。组成边坡的主要岩体为梅树村组白云岩,呈层状结构,岩体的破坏可能呈层状复合型破坏。对于松散、破碎地段岩层,存在弧形滑动特征。在近几年的开采过程中,高陡边坡越来越危急到该矿山的正常采剥工作,其191m的边坡高度已成为该公司以及该地区的重大危险源。特别是最近在边坡检测过程中,工作人员发现该矿顶部已经开裂,在最开始发现的两条断开裂缝中,一条从边坡顶西侧向边坡顶中部延伸,长度约173. 5m,裂缝宽度从17~50cm不等,裂缝可见深度达4m以上;另一条出现在5号观测条上方排水沟处,长度约22. 5m,裂缝平均宽度15cm;在后来的进一步清理过程中,发现两条裂缝顶部相通,东西贯穿已形成200多米的圆弧线,如果发生下滑,将严重

影响到该矿东采区一号采场采剥作业的人生及设备安全。本文主要阐述声发射技术在该露天矿山边坡稳定性监测中的运用研究。

    2 岩体声发射技术

    2. 1 岩体声发射监测原理

    岩质边坡在失稳破坏之前都会出现声发射现象,通过仪器监测声发射现象,就可以判定边坡的失状态及其位置,对边坡的失稳状态做出预报。所谓声发射(Acoutsic Emission,简称AE),是指材料或结构在受力变形或破坏过程中以弹性波的形式释放其应变能的现象。岩体声发射技术是根据岩体在外荷载作用下发生变形、破坏的同时发出的应力波来判断内部损伤程度的一种动态无损检测方法,不仅能对材料内部缺陷进行检测,而且还能反映材料内部缺陷形成、发展和失稳破坏的整个动态过程,因而在实际工程中受到广泛应用。声发射监测技术的基本原理是利用耦合在材料表面上的压电陶瓷探头将材料内声发射源产生的弹性波转变为电信号,然后用电子设备将电信号进行放大和处理,使之特性化,并予以显示和记录,从而获得材料内声发射源的特性参数.通过分析检验过程中声发射仪器所得的各种参数,即可知道材料内部的缺陷情况.如果用多通道声发射检测系统,还可以确定声发射源即缺陷的具体部位。

    2. 2 监测仪器及表征参数