[发明专利]深孔岩/土体原位测试方法及测试机器人

说明书

本发明公开一种深孔岩/土体原位测试方法及测试机器人，通过采用在原位应力状态下微扰动取样、制样、孔下设备固定、两向加载、测试数据自动处理等技术，使深孔岩/土体原位测试机器人可以在任意深度、各种岩/土体、各种含水率的孔下进行测试，并准确、快速地得到被测岩/土体的多项强度指标，克服了现有岩体抗剪强度测试技术测量结果不够准确、测试时间长的缺陷，充分满足了现场测试的各项指标的要求。另外，本发明的深孔岩/土体原位测试机器人还具有集成度高、重量轻、便携、智能化程度高，操作灵活的优点。本发明可广泛用于各种岩/土体的工程测试，为岩土工程、水利工程、隧道工程、采矿工程等设计提供基础数据，为数值模拟提供可靠的力学参数基础数据。

技术领域

本发明涉及一种深孔岩/土体原位测试方法及测试机器人，属于岩土工程勘察技术领域。

背景技术

岩体的物理力学参数是基础的数据，如果得不到准确值，对任何岩体工程的强度设计、变形验算、稳定性，就得不到精确的设计和评价，所以大多数的工程规范都有安全系数来增大安全的保障。对于煤矿工程，涉及到巷道支护的设计基础数据，要明确测得巷道围岩的力学参数，来保证支护设计的合理性、经济造价和工期；松动圈的扩展速度、范围及扩展规律等；围岩在卸荷状态下数值模拟，也要精确得到围岩各层岩体的力学参数才能得到理想的结果。

岩体原位测试是在现场制备试件，模拟工程作用对岩体施加外荷载，进而求取岩体力学参数的试验方法，是岩土工程勘察的重要手段之一。岩体原位测试的最大优点是对岩体扰动小，尽可能地保持了岩体的天然结构和环境状态，使测出的岩体力学参数直观、准确。

岩体在外荷载及卸荷作用下的主要破坏方式为剪切破坏，因此，岩体原位测试主要是准确测得岩体的抗剪强度。目前，岩体的抗剪强度测试只限于在地面上用直剪仪对采集到的岩体试块进行测试，可以测得岩体的粘聚力和内摩擦角值，粘聚力和内摩擦角值是岩体强度的重要指标，它代表着岩体抵抗剪切破坏的性能。但是，由于在地面上用直剪仪测试岩体试块脱离了原位地应力环境，故测试所反映的数据仍有一定的片面性，测量结果不够准确，且测量设备较繁重，使用不方便，测试时间长。

发明内容

为克服现有岩体抗剪强度测试技术测量结果不够准确、测试时间长的缺陷，本发明提供一种深孔岩/土体原位测试方法及测试机器人,以准确、快速地测得原位地应力岩/土体的抗剪强度等指标。

本发明的技术方案如下：

一种深孔岩/土体原位测试方法，包括步骤：A、在待测岩/土体打孔；B、将深孔岩/土体原位测试机器人放入打好的孔的预定深度；C、用深孔岩/土体原位测试机器人底部的制样取样装置微扰动制样；D、在保持原位应力状态下静力下压取样；E、利用孔下固定装置将深孔岩/土体原位测试机器人固定在孔下预定位置；F、用深孔岩/土体原位测试机器人内部的施压装置对试样施加垂直压力和水平剪切力；G、用设置在施压装置上的至少包括压力传感器的传感器测量数据，并由信号采集及后处理系统采集和处理，得到所测岩/土样的强度指标，该强度指标至少包括抗剪强度指标。

优选地，步骤C在充分考虑孔底扰动土的深度范围的基础上进行。

优选地，步骤B还包括将可视装置随深孔岩/土体原位测试机器人一起安放到被测岩/土体处，步骤C还包括通过可视装置观察、录制制样过程，并通过控制装置控制制样过程，步骤D还包括通过可视装置观察、录制取样过程，并通过控制装置控制取样过程。

优选地，步骤F所述的施压装置可施加多级垂直压力和多级水平剪切力。