[发明专利]一种地下工程破碎围岩注浆加固效果的综合定量检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下工程破碎围岩注浆加固效果的综合定量检测方法。 

背景技术

随着国家对交通、水利水电工程建设投入的加大，以及煤炭资源开采强度及深度增加，长大深埋隧洞、巷道、大断面盾构隧道越来越多，并对工程建设安全及围岩稳定控制提出了新的挑战。以煤矿为例，我国煤矿中40％左右的煤系地层为松软岩层，再加上构造应力和应力集中等因素的影响，导致岩体更加破碎，给巷道支护及煤矿安全生产带来很大威胁。注浆加固技术作为一种传统加固方式，可有效填充围岩裂隙，改善围岩破碎状态，提高峰后围岩强度，增强围岩自承能力，控制围岩变形破坏，为巷道后期扩巷、加固提供可靠基础。然而，由于注浆加固属于隐蔽工程，注浆后浆液扩散范围、围岩裂隙填充程度以及强度参数提高程度却较难得到。因此，在围岩注浆加固效果评价方面，目前还主要依赖于经验，多为定性评价，缺少有效的定量评价方法，而且基于常规钻孔取芯、地质雷达探测、钻孔窥视探测的单因素测试及评价方法，存在检测手段落后、准确率低等缺点。 

近年来，原位钻孔强度测试技术作为一种可直接获取现场土体力学参数的有效手段，由于可克服实验室试验时的人为扰动、土样试件尺寸效应影响及松散土体现场无法取芯等缺点，被越来越多现场技术人员认可，并得到了广泛应用。但在岩石工程领域中，该技术应用发展较为缓慢，尤其利用该技术进行注浆前后围岩强度测试的对比分析还未有报道。本发明首次将原位钻孔围岩强度测试技术引入到注浆效果评价，并结合围岩钻孔取芯、地质雷达探测、钻孔窥视探测等测试手段，旨在提出一种地下工程破碎围岩注浆加固效果的综合定量检测方法，解决现有技术检测手段落后、评价方法单一、无法定量等问题。 

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种地下工程破碎围岩注浆加固效果的综合定量检测方法，克服现有地下工程破碎围岩注浆加固效果技术检测手段落后、评价方法单一、无法定量等缺点。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 

一种地下工程破碎围岩注浆加固效果的综合定量检测方法，它包括以下步骤： 

步骤一，注浆前数据采集：采用金刚石钻头和双层岩芯管在围岩中钻进，并连续取芯，统计取芯长度，并计算围岩取芯率； 

开展围岩地质雷达探测，根据探测图像波形、振幅及相位大小，并结合现场地质条件，将围岩由内到外依次划分为极其严重破损区、严重破损区与一般破损区，计算围岩破损程度,其中，具体不同破损区划分依据可根据某具体工程进行单独制定； 

利用钻孔窥视成像记录仪在围岩取芯钻孔内进行探测，生成图像，并统计围岩裂隙张开宽度； 

利用钻孔剪切仪进行原位钻孔围岩强度测试，所述钻孔剪切仪结构包括钢杆和与钢杆连接的对称的带有齿状突起的两块剪切板，首先将钻孔剪切仪剪切头上对称的带有齿状突起的两块剪切板压入破碎围岩钻孔孔壁内，使剪切板上两平行的齿状凸起间形成薄层岩片，再提拉和剪切头相连的钢杆，完成岩片剪切破坏，记录岩石的正应力和岩石的剪应力； 

步骤二，注浆后数据采集：具体实施步骤与注浆前相同； 

步骤三，围岩注浆加固效果分析：基于注浆前后所述围岩取芯率、围岩破碎程度、围岩裂隙发育情况、围岩裂隙张开宽度、岩石的正应力、岩石的剪应力、摩擦系数和内聚力，分别计算得到围岩钻孔取芯提高率、破损面积加固提高率、裂隙闭合提高率、内摩擦系数提高率和内聚力提高率； 

步骤四，注浆加固效果定量评价：基于步骤三得到的各围岩注浆效果评价值，利用权重分析法，建立注浆加固效果定量评价指标，对围岩注浆效果进行定量评价，并与现场注浆效果统计标准值进行比较。 

步骤一中，基于所述围岩钻孔取芯长度可得注浆前、后围岩钻孔取芯率为RQD＝L₁/L，其中，L为取芯长度，L₁为长度≥10cm岩芯段的长度之和。 

步骤一中，所述注浆前、后围岩破碎程度计算公式为D＝A₂₁S₁+A₂₂S₂+A₂₃S₃，其中，A₂₁、A₂₂、A₂₃为相关系数，且A₂₁+A₂₂+A₂₃＝1，S₁为极其严重破损面积，S₂为严重破损面积，S₃为一般破损面积。