双曲拱坝微震监测系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种双曲拱坝微震监测系统及方法，包括微震感知装置、至少一个信号采集分站、以及数据处理终端；微震感知装置用于在双曲拱坝的蓄水过程中实时监测双曲拱坝各个区域的微震信号，并将所述微震信号发送给信号采集分站，信号采集分站用于对所述微震信号进行模数转换和存储，并将转换后的信号发送给数据处理终端，数据处理终端用于对转换后的信号进行分析，得出双曲拱坝各区域的微震演化数据。本发明首次将微震监测技术应用于水利水电混凝土双曲拱坝监测中，根据微震监测的分析结果推断出双曲拱坝蓄水期坝体中的危险区域，有利于积累和完善双曲拱坝蓄水运营期间的稳定性监测，具有可持续的经济效益和社会效益。
【专利说明】
双曲拱坝微震监测系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及水利水电技术领域，尤其涉及一种双曲拱坝微震监测系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国水利水电行业的高速发展，普通石坝、低拱坝已经无法满足发电需求，建 造高拱坝已成为如今水利水电行业的发展趋势，并已经广泛应用建设于世界各国。其中具 有代表性的为1937年在美国科罗拉多河流域建成的坝高221.4m的胡佛拱坝，其坝高由当时 的百余米提高到200m。高拱坝不但可以抵御水沙压力以及其他荷载，其较高的坝体所产生 的水头差异极大的增加了电站的发电量，使得有限的水资源得到充分的利用。高拱坝水电 站一旦蓄水期坝体出现问题，将带来难以挽救的损失。
[0003] 近年来，随着我国实施西部大开发战略方针，充分利用清洁能源，越来越多的高拱 坝建筑造福于社会。如：大渡河上的猴子岩、大岗山等;澜沧江上的糯扎渡、小湾等;雅砻江 上的锦屏一级、锦屏二级等大型水电工程项目。蓄水期大坝拱冠梁区域的安全是大坝蓄水 的重要环节。
[0004] 混凝土双曲拱坝由于自身重力巨大，加之浇筑过程中的水化放热，库水冲刷等作 用使得大坝产生诸多裂缝。现有的温度计、测缝计以及外观位移监测大多都是以变形量、 变形速度、变形加速度等指标判断，通过位移曲线的变化趋势进行时间概念上的坝体变形 推断预测研究。这些方法不能分析坝体本身宏观破坏前岩体微震活动的孕育、演化、繁衍、 相互作用直至贯通破坏的影响，更难再现坝体微小破裂诱发宏观破坏的发展规律。
[0005] 研究认为:坝体的失稳必然与其内部微破坏活动相关，当传统监测出现变化时，岩 体内部早已产生大量微观破裂。传统的外观监测结果必然滞后其内部微震活动，这样无法 做到预警作用。微破裂是大坝岩体发生失稳破坏的本质特征。然而，目前广泛应用的GPS、温 度计、多点位移计、收敛计等测量技术以位移变形等表观信息为监测对象，但对于大坝岩体 内部可能存在的微破裂往往束手无策。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双曲拱坝微震监测 系统及方法，首次将微震监测技术应用于水利水电混凝土双曲拱坝监测中，研究双曲拱坝 蓄水过程中坝体的微破裂演化机制，为大坝蓄水安全工作提供预测和参考。
[0007] 为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] -种双曲拱坝微震监测系统，包括微震感知装置、与所述微震感知装置相连的至 少一个信号采集分站、以及与所述信号采集分站相连的数据处理终端；
[0009] 所述微震感知装置用于在所述双曲拱坝的蓄水过程中实时监测所述双曲拱坝各 个区域的微震信号，并将所述微震信号发送给所述信号采集分站，所述信号采集分站用于 对所述微震信号进行模数转换和存储，并将转换后的信号发送给所述数据处理终端，所述 数据处理终端用于对转换后的信号进行分析，得出所述双曲拱坝各区域的微震演化数据。
[0010]优选地，所述微震感知装置包括多个排列为空间阵列的加速度传感器，所述加速 度传感器用于探测所述双曲拱坝在各个区域的微震信号。
[0011]优选地，所述加速度传感器为单轴加速度传感器，每六个所述单轴加速度传感器 为一组，在每组中，三个所述单轴加速度传感器设置在所述双曲拱坝的坝踵区，另外三个所 述单轴加速度传感器设置在所述双曲拱坝的坝趾区。
[0012] 优选地，所述信号采集分站包括与所述微震感知装置相连的信号采集器和与所述 信号采集器相连的存储器，所述信号采集器用于对所述微震信号进行模数转换，所述存储 器用于对转换后的信号进行存储。
[0013] 优选地，所述数据处理终端包括数据处理器和与所述数据处理器远程交互的分析 中心，所述数据处理器用于对转换后的信号进行筛选，提取出符合微震分析条件的信号发 送给所述分析中心，所述分析中心用于根据提取的信号进行分析，得出所述双曲拱坝各区 域的微震演化数据。
[0014] 优选地，所述微震感知装置与所述信号采集分站之间采用电缆进行连接，所述信 号采集分站与所述数据处理终端之间采用双绞线或光纤进行连接。
[0015] -种基于上述双曲拱坝微震监测系统的微震监测方法，包括以下步骤：
[0016] 微震感知装置在双曲拱坝的蓄水过程中实时监测所述双曲拱坝各个区域的微震 信号，并将所述微震信号发送给信号采集分站；
[0017] 所述信号采集分站对所述微震信号进行模数转换和存储，并将转换后的信号发送 给数据处理终端；
[0018] 所述数据处理终端对转换后的信号进行分析，得出所述双曲拱坝各区域的微震演 化数据。
[0019] 优选地，所述微震感知装置包括多个排列为空间阵列的加速度传感器，所述微震 监测方法还包括设置所述加速度传感器的步骤，该步骤包括：
[0020] 结合所述双曲拱坝的洞室情况、地质条件、以及断层状态，确定所述加速度传感器 的安装位置；
[0021] 根据所述加速度传感器的特性参数和预设噪声门限，确定安装所述加速度传感器 时钻孔的位置、角度和深度；
[0022] 安装所述加速度传感器，并对所述加速度传感器和所述信号采集分站进行布线连 接。
[0023] 优选地，所述微震监测方法还包括在安装所述加速度传感器之前进行的：
[0024] 检查钻孔孔底的成孔情况，包括:成孔位置、孔深、孔仰角和孔光滑度；
[0025]测量孔口的实际三维坐标，并通过几何关系计算出孔底的三维坐标，用于后续进 行对微震区域的定位。
[0026] 优选地，在对所述加速度传感器和所述信号采集分站进行布线连接的步骤中，所 述加速度传感器和所述信号采集分站之间通过电缆进行连接，所述电缆靠近所述双曲拱坝 的洞壁悬挂铺设，所述电缆的铺设高度为2_3m，所述电缆上每隔预定距离设置有悬挂点，所 述预定距离为3-5m。
[0027] 本发明首次将微震监测技术应用于水利水电混凝土双曲拱坝监测中，构建了用于 实时分析水利水电混凝土双曲拱坝的微震监测系统，通过对蓄水期间双曲拱坝各区域的微 震情况进行监测分析，形成了一套以微震监测为主的双曲拱坝失稳演化机理分析方法，根 据微震监测的分析结果有针对性地推断出混凝土双曲拱坝蓄水期坝体中的危险区域，有利 于逐步积累和完善混凝土双曲拱坝蓄水运营期间的稳定性监测和分析技术，具有可持续的 经济效益和社会效益，为我国大型水利水电混凝土双曲拱坝的建造提供了重要的参考依 据。
【附图说明】
[0028]图1为本发明实施例所提供的双曲拱坝微震监测系统的示意图；
[0029]图2a和图2b为本发明实施例中加速度传感器的布设示意图；
[0030] 图3为本发明实施例中不同P波波速条件下敲击试验点与微震事件定位误差关系 曲线图。
[0031] 图中：1、微震感知装置；11、加速度传感器;2、信号采集分站;21、信号采集器;22、 存储器;3、数据处理终端;31、数据处理器;32、分析中心。
【具体实施方式】
[0032] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0033] 本发明首先提供了一种双曲拱坝微震监测系统，如图1所示，该系统包括微震感知 装置1、与微震感知装置1相连的至少一个信号采集分站2、以及与信号采集分站2相连的数 据处理终端3;
[0034] 其中，微震感知装置1用于在所述双曲拱坝的蓄水过程中实时监测所述双曲拱坝 各个区域的微震信号，并将所述微震信号发送给信号采集分站2,信号采集分站2用于对所 述微震信号进行模数转换和存储，并将转换后的信号发送给数据处理终端3,数据处理终端 3用于对转换后的信号进行分析，得出所述双曲拱坝各区域的微震演化数据。
[0035] 岩体的破裂过程分析不同于岩石或岩体中的应力场分析，它涉及到岩石从变形、 损伤演化到宏观失稳破裂的全过程分析。微震(微破裂)活动是大坝混凝土岩体发生宏观破 坏的前兆，且蓄水期大坝岩体灾变孕育过程中的应力积累、应力释放和应力迀移的演化模 式与微震时空分布具有一致的规律性，即：大部分具有较高能量释放的微震活动都分布在 高应力积累区。本发明对混凝土双曲坝坝体损伤的认识建立在更牢固的物理力学背景之 上，即：坝体破坏是基于大坝混凝土内部微震(微破裂)活动的孕育、演化、繁衍直至产生宏 观裂缝的结果，可以很好地揭示大坝坝体发生破坏机理。
[0036] 这里的微震演化数据主要包括:大坝微震活动的主要分布范围、扰动区域和能量 集中区域，进而为大坝蓄水安全工作提供预测和参考。
[0037] 本发明首次将微震监测技术应用于水利水电混凝土双曲拱坝监测中，构建了用于 实时分析水利水电混凝土双曲拱坝的微震监测系统，通过对蓄水期间双曲拱坝各区域的微 震情况进行监测分析，根据微震监测的分析结果有针对性地推断出混凝土双曲拱坝蓄水期 坝体中的危险区域，有利于逐步积累和完善混凝土双曲拱坝蓄水运营期间的稳定性监测 和分析技术，具有可持续的经济效益和社会效益，为我国大型水利水电混凝土双曲拱坝的 建造提供了重要的参考依据。
[0038] 本发明所提供的微震监测系统在具体实施过程中，可以包括以下几个方面的内 容:混凝土双曲拱坝微震监测结构的搭设，围岩弹性力学参数及其波速特征的研究，混凝土 双曲拱坝微震信号智能采集，微震检测器、数据通讯单元和计算单元的设计，数据处理和图 像显示部分的设计，根据分析结果对混凝土双曲拱坝微震监测系统的完善等，从而达到实 时监测预警的效果。
[0039] 优选地，如图1所示，微震感知装置包括多个排列为空间阵列的加速度传感器11， 加速度传感器11用于探测所述双曲拱坝在各个区域的微震信号。
[0040] 优选地，加速度传感器11为单轴加速度传感器，每六个所述单轴加速度传感器为 一组，在每组中，三个所述单轴加速度传感器设置在所述双曲拱坝的坝踵区，另外三个所述 单轴加速度传感器设置在所述双曲拱坝的坝趾区，以对大坝的微震变化情况进行全面的监 测 。
[0041] 进一步地，信号采集分站2包括与微震感知装置1相连的信号采集器21和与信号采 集器21相连的存储器22,信号采集器21用于对所述微震信号进行模数转换，存储器22用于 对转换后的信号进行存储。
[0042]这里的信号采集器21可以是24位A/D转换器。
[0043] 进一步地，数据处理终端3包括数据处理器31和与数据处理器31远程交互的分析 中心32,数据处理器31用于对转换后的信号进行筛选，提取出符合微震分析条件的信号发 送给分析中心32,分析中心32用于根据提取的信号进行分析，得出所述双曲拱坝各区域的 微震演化数据。
[0044] 优选地，微震感知装置1与信号采集分站2之间采用电缆进行连接，信号采集分站2 与数据处理终端3之间采用双绞线或光纤进行连接。此外，数据处理器31与分析中心32之间 可以通过无线通讯模式进行信息交互，以方便现场指挥和后台处理。
[0045] 相应地，本发明还提供了一种基于上述双曲拱坝微震监测系统的微震监测方法， 其特征在于，包括以下步骤：
[0046]微震感知装置在双曲拱坝的蓄水过程中实时监测所述双曲拱坝各个区域的微震 信号，并将所述微震信号发送给信号采集分站；
[0047]所述信号采集分站对所述微震信号进行模数转换和存储，并将转换后的信号发送 给数据处理终端；
[0048]所述数据处理终端对转换后的信号进行分析，得出所述双曲拱坝各区域的微震演 化数据。
[0049] 本发明首次将微震监测技术应用于水利水电混凝土双曲拱坝监测中，通过对蓄水 期间双曲拱坝各区域的微震情况进行监测分析，形成了一套以微震监测为主的双曲拱坝失 稳演化机理分析方法，具有可持续的经济效益和社会效益，为大型水利水电混凝土双曲拱 坝的建造提供了重要的参考依据。
[0050] 优选地，所述微震感知装置包括多个排列为空间阵列的加速度传感器，所述微震 监测方法还包括设置所述加速度传感器的步骤，该步骤包括：
[0051] 结合所述双曲拱坝的洞室情况、地质条件、以及断层状态，确定所述加速度传感器 的安装位置；
[0052] 根据所述加速度传感器的特性参数和预设噪声门限，确定安装所述加速度传感器 时钻孔的位置、角度和深度；
[0053]安装所述加速度传感器，并对所述加速度传感器和所述信号采集分站进行布线连 接。
[0054]也就是说，在本发明中，加速度传感器的布设原则如下：
[0055]首先，各个加速度传感器须形成良好的三维空间阵列。
[0056]根据微震监测设备的特点，为了达到较好的监测效果，实现精确的三维事件定位， 加速度传感器布置必须形成良好的三维空间阵列，同时要结合现场的实际洞室情况和地质 条件，充分考虑断层对微震信号的影响合理布置。
[0057]其次，钻孔角度深度要合理。
[0058] 考虑到加速度传感器自身的特点和避免噪音干扰的要求，安装加速度传感器的钻 孔应该选择合理的位置、角度和深度，同时要考虑拉线、连接的方便快捷。
[0059] 最后，布线要短、快、准。
[0060] 传感器与信号采集分站之间、信号采集分站与数据处理终端之间的布线连接要 短、快、准:短是指应该尽可能选择最短的连接路线，缩短布线的时间，减少电缆、光纤的使 用长度;快是指安装过程要目标明确、动作迅速、人员安排合理，节约时间和人力;准是指安 装过程对每根电缆对应的传感器、光纤对应的分站要准确，不能出现连接错误给系统调试 增加不必要的麻烦。
[0061 ]进一步地，所述微震监测方法还包括在安装所述加速度传感器之前进行的：
[0062]检查钻孔孔底的成孔情况，包括:成孔位置、孔深、孔仰角和孔光滑度；
[0063]测量孔口的实际三维坐标，并通过几何关系计算出孔底的三维坐标，用于后续进 行对微震区域的定位。
[0064] 为了提高监测精度，划分微破裂产生的区域，达到准确接收信号并预测预报的目 的，钻孔方向尽量指向被监测区域，以实现更合理的布置阵列。加速度传感器将安装于孔底 的灌浆柱头螺栓上，须使用锚杆树脂固定加速度传感器，并耦合紧密。按设计方案依次安装 好加速度传感器，附带柱头螺栓(螺栓与垫圈）和纸杯。该系统采用不回收式安装，安装加速 度传感器前，应在钻孔口测试加速度传感器，确保加速度传感器工作正常。用快速凝固树脂 和水下粘结剂固定到孔底，利用安装杆安装，把加速度传感器电缆穿过加速度传感器安装 工具的孔，用安装杆将加速度传感器滑向钻孔底部，并固定4~5分钟；等凝固后，小心移出 安装杆和工具，最后通过专用连接盒把加速度传感器连接到通信电缆上。
[0065] 为了预防车辆通过和现场施工对加速度传感器造成影响，加速度传感器安装孔孔 口应用泡沫或水泥砂浆封闭。钻孔的直径最好为42mm，考虑到钻孔设备的实际情况，将钻 孔直径也可以为50mm;钻孔的深度为3m左右。施工时，需按设计方案位置钻孔，根据现场实 际情况，可以对加速度传感器的钻孔位置稍作调整。
[0066] 加速度传感器安装于孔底，安装加速度传感器前应全面检查孔底成孔情况，包括： 成孔位置、孔深、孔仰角、孔光滑度等，钻孔之后必须用水把孔内的岩石残渣冲刷干净。钻孔 之后，量测实际钻孔的准确孔口三维坐标，并通过几何计算获得各个孔底的三维坐标。这些 孔底坐标要输入系统软件参与定位计算，将会直接影响到最后的微震事件定位，所以，测量 和计算数据需要尽量准确。
[0067] 进一步地，在对所述加速度传感器和所述信号采集分站进行布线连接的步骤中， 所述加速度传感器和所述信号采集分站之间通过电缆进行连接，所述电缆靠近所述双曲拱 坝的洞壁悬挂铺设，所述电缆的铺设高度为2-3m，所述电缆上每隔预定距离设置有悬挂点， 所述预定距离为3_5m。
[0068] 此外，加速度传感器安装处视现场环境预留一定长度的电缆，约10m。电缆布置时， 应不损坏电缆的外皮，尽量避免靠近电力电缆，避免过往行人、车辆的刮蹭，减小爆破作业 等活动对电缆的影响。布置的电缆每隔一定距离和在巷道岔口处，应悬挂标志牌，视现场情 况而定。
[0069] 优选地，一个信号采集分站能够连接6个单轴加速度传感器，实现信号传输，为了 考虑对微震监测系统的综合管理，将坝踵微震监测所需的一个信号采集分站串联到边坡微 震监测系统中。坝踵微震监测所用分站都放置在高程(约1135m)平台上游观察房内，各个高 程的加速度传感器都通过通信电缆(外套白胶管沿边坡)连接到各自在集装箱内的对应分 站，分站和数据处理终端之间用光纤连接。
[0070] 下面以一个具体的实施例对本发明进行详细的阐述。
[0071] 大岗山水电站坝址位于四川省大渡河中游上段雅安市石棉县挖角乡境内，上下游 分别与规划的硬梁包电站、龙头石电站水库相连，为大渡河干流规划的22个梯级的第14个 梯级电站。坝址区域多年平均年径流量为318.50亿m 3。水库正常蓄水位1130.00m，死水位 1120m，正常蓄水位以下库容约7.42亿m3。额定水头160.0m，保证出力636MW，年发电量 114.30kwh〇
[0072] 水电站大坝采用混凝土双曲拱坝形式，坝顶高程1135m，建基面高程925.0m，最大 坝高达210.0m，为提高坝体的均匀性和整体性，增强其承载力和防震性能，拱坝采用高标号 混凝土进行分区浇筑。坝体分为29个坝段，其中坝段为拱冠梁坝段，期间设置2个导 流底孔、4个泄洪深孔，多条廊道横贯，内部结构复杂。坝体拱冠梁区域除了承受自重、坝基 的静态扬压力、泥沙压力、浪压力等荷载，还承受着由于水位不断变化所产生的变化的动态 扬压力。随着水位的不断上升，拱冠梁上游区域坝体最大压、拉应力均有较大增加；下游区 域的最大压应力有所增加，而拉应力则略有减小。
[0073]坝区工程地质较为复杂，坝基岩体主要由澄江期灰白色、微红色中粒黑云二长花 岗岩组成，以块状一次块状结构为主，坝基面及以下存在的较为破碎的m2类花岗岩体;坝 基花岗岩体中穿插发育上下贯通m2~V类的辉绿岩脉，如左岸岩脉β21，右岸岩脉Μ3、β8， 河床的β88等。这些不良地质对坝体受力性态、拱座的抗滑稳定和变形稳定、以及基础的渗 流控制等，均会产生较大影响。
[0074] 大坝的微震监测系统采用如图1所示的结构，其中信号采集分站2为加拿大ESG公 司生产的Paladin信号采集分站、数据处理终端3位Hyperion数据处理终端。根据微震监测 系统特点和现场工程条件，将6通道单轴加速度传感器布设在位于大坝坝踵区部位（3个， S1、S2、S3)和大坝坝趾区部位(3个，S4、S5、S6)，对蓄水过程中大坝岩体产生的微破裂信号 进行全天24小时监测，如图2a和图2b所示。
[0075] 大岗山大坝微震监测系统采用整体波速模型进行事件定位。为了测试监测系统的 精度以及整体波速，在大坝937高程、940高程廊道内进行敲击试验，确定大坝整体波速模型 及系统定位精度，敲击试验结果见表1。由图3可以看出，坝体整体P波波速为4200m/s时，系 统平均定位误差最小，结合表1可知此时的敲击试验最大误差为8m，说明大坝微震监测系统 整体定位误差控制在8m以内，可以满足工程现场的要求。
[0076] 表1大坝微震加速度传感器布设位置及空间描述
[0077]
[0078] (电缆长度总计约9100m，取10000m，光缆长度总计约2750m，取3000m)
[0079] 大岗山水电站进行二期蓄水期间，蓄水位从1030m升至1120m高程，在此期间，通过 滤波处理和噪声识别，共获取拱坝坝体内微震事件41个，监测到的微破裂事件主要分布在 坝体拱冠梁区域940m~1135m高程，呈条带状分布的特征，相对集中于979m~1081m高程，且 中间和靠近下游位置事件较为集中，分析认为是由下游深孔与底孔排布泄洪时产生的振动 引起的。能量的集中区域主要分布在940m~1081m高程，其中坝基下游区域是高能量集中 区，并有从坝基到坝顶逐步扩散的趋势，表明随着水位的升高，坝体扬压力增大，产生应力 调整，诱发位于拱冠梁区域940m~1081m高程混凝土微破裂事件的萌生和集中，并造成高能 量释放。
[0080] 对比蓄水前和蓄水期的微震监测数据，发现拱冠梁区域微震事件数量明显增多。 蓄水前微破裂事件主要分布在拱冠梁靠近坝基(937m~979m高程)位置，而随着水位逐渐上 升，微震事件空间位置也随之较多的出现在拱冠梁区域较高高程，呈现向较高高程分布扩 散分布，中低高程聚集的趋势;能量的释放范围也从坝基扩散到大面积的拱冠梁区域，并且 集中在940m~1081m高程，能量集中区域的迀移和聚集标识着拱冠梁危险区域的范围变化。
[0081]本发明通过构建水电站蓄水期大坝微震监测系统，获取了蓄水水位动态变化状态 下的拱坝岩体微震活动性规律，揭示了拱冠梁部位为蓄水期大坝潜在危险区域。通过微震 活动性时空分布规律，准确的表述出蓄水期间坝体应力调整释放能量的分布趋势，蓄水前 主要释放于坝基区域，随着水位的变化，能量释放区域由坝基扩散至整个拱冠梁区域。 [0082]因此，本发明对于大型水利水电混凝土双曲拱坝的建造提供了重要的参考价值， 具有可持续的经济效益和社会效益。
[0083]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明 的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种双曲拱坝微震监测系统，其特征在于，包括微震感知装置、与所述微震感知装置 相连的至少一个信号采集分站、以及与所述信号采集分站相连的数据处理终端； 所述微震感知装置用于在所述双曲拱坝的蓄水过程中实时监测所述双曲拱坝各个区 域的微震信号，并将所述微震信号发送给所述信号采集分站，所述信号采集分站用于对所 述微震信号进行模数转换和存储，并将转换后的信号发送给所述数据处理终端，所述数据 处理终端用于对转换后的信号进行分析，得出所述双曲拱坝各区域的微震演化数据。2. 根据权利要求1所述的双曲拱坝微震监测系统，其特征在于，所述微震感知装置包括 多个排列为空间阵列的加速度传感器，所述加速度传感器用于探测所述双曲拱坝在各个区 域的微震信号。3. 根据权利要求2所述的双曲拱坝微震监测系统，其特征在于，所述加速度传感器为单 轴加速度传感器，每六个所述单轴加速度传感器为一组，在每组中，三个所述单轴加速度传 感器设置在所述双曲拱坝的坝踵区，另外三个所述单轴加速度传感器设置在所述双曲拱坝 的坝趾区。4. 根据权利要求1所述的双曲拱坝微震监测系统，其特征在于，所述信号采集分站包括 与所述微震感知装置相连的信号采集器和与所述信号采集器相连的存储器，所述信号采集 器用于对所述微震信号进行模数转换，所述存储器用于对转换后的信号进行存储。5. 根据权利要求1所述的双曲拱坝微震监测系统，其特征在于，所述数据处理终端包括 数据处理器和与所述数据处理器远程交互的分析中心，所述数据处理器用于对转换后的信 号进行筛选，提取出符合微震分析条件的信号发送给所述分析中心，所述分析中心用于根 据提取的信号进行分析，得出所述双曲拱坝各区域的微震演化数据。6. 根据权利要求1至5中任意一项所述的双曲拱坝微震监测系统，其特征在于，所述微 震感知装置与所述信号采集分站之间采用电缆进行连接，所述信号采集分站与所述数据处 理终端之间采用双绞线或光纤进行连接。7. -种基于权利要求1至6中任意一项所述的双曲拱坝微震监测系统的微震监测方法， 其特征在于，包括以下步骤： 微震感知装置在双曲拱坝的蓄水过程中实时监测所述双曲拱坝各个区域的微震信号， 并将所述微震信号发送给信号采集分站； 所述信号采集分站对所述微震信号进行模数转换和存储，并将转换后的信号发送给数 据处理终端； 所述数据处理终端对转换后的信号进行分析，得出所述双曲拱坝各区域的微震演化数 据。8. 根据权利要求7所述的微震监测方法，其特征在于，所述微震感知装置包括多个排列 为空间阵列的加速度传感器，所述微震监测方法还包括设置所述加速度传感器的步骤，该 步骤包括： 结合所述双曲拱坝的洞室情况、地质条件、以及断层状态，确定所述加速度传感器的安 装位置； 根据所述加速度传感器的特性参数和预设噪声门限，确定安装所述加速度传感器时钻 孔的位置、角度和深度； 安装所述加速度传感器，并对所述加速度传感器和所述信号采集分站进行布线连接。9. 根据权利要求8所述的微震监测方法，其特征在于，所述微震监测方法还包括在安装 所述加速度传感器之前进行的： 检查钻孔孔底的成孔情况，包括:成孔位置、孔深、孔仰角和孔光滑度； 测量孔口的实际三维坐标，并通过几何关系计算出孔底的三维坐标，用于后续进行对 微震区域的定位。10. 根据权利要求8所述的微震监测方法，其特征在于，在对所述加速度传感器和所述 信号采集分站进行布线连接的步骤中，所述加速度传感器和所述信号采集分站之间通过电 缆进行连接，所述电缆靠近所述双曲拱坝的洞壁悬挂铺设，所述电缆的铺设高度为2-3m，所 述电缆上每隔预定距离设置有悬挂点，所述预定距离为3-5m。
【文档编号】G01H17/00GK106094011SQ201610509756
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】马克, 庄端阳, 唐春安
【申请人】马克, 庄端阳, 唐春安