[发明专利]地下工程弱化围岩加固时机确定方法、设备和系统

说明书

本申请公开了地下工程弱化围岩加固时机确定方法、设备和系统。确定方法包括：现场获取不同时段下，在开挖体的设定观测区域处不同深度的围岩强度，并计算不同时段的围岩平均强度；拟合围岩平均强度随时间变化的对应关系；根据对应关系，计算当围岩平均强度弱化到设定强度时所对应的时间。地下工程中，围岩由于受到地下水条件的影响，往往其物理力学性质随时间会产生一定程度的弱化，为了保证地下工程围岩的稳定，需要在围岩弱化至安全极限之前对其进行加固处理。通过该方案，可以更加快速直接的得到弱化围岩的力学指标随时间的变化情况，更加真实的反映围岩的弱化程度，并有针对性的对围岩加固时机进行指导。

技术领域

本公开一般涉及地下工程安全技术领域，尤其涉及地下工程弱化围岩加固时机确定方法、设备和系统。

背景技术

随着我国地下工程建设的不断发展，地下工程建设逐渐向复杂地质条件延伸，由于岩层本身的复杂性以及现有探测技术探测范围及精准度的制约，在巷道开挖的过程中可能会遇到富水岩层淋涌水的情况。而由于围岩的性质千差万别，不同岩石在遇水之后发生的弱化及水解特性也不尽相同。现有的地下工程施工设计中，一般先通过在现场钻探取样，随后对所取得的试样进行室内试验的方法，获得岩石在遇水之后的弱化特性，之后再根据该弱化特性，设计相应的支护方法。

使用室内试验需要从现场钻探取芯，之后将岩石试样运输至实验室，并通过对岩石试样进行泡洒水处理以模拟地下水条件下现场岩石弱化状态，通过测试弱化后岩石试样的相关力学参数，获取岩石遇水之后的弱化特性。

然而，上述方法存在以下缺点：

1、该过程需要经过钻探取芯、运输、对岩石试样淋水模拟等环节，因此从现场取芯到得出试验报告的时间间隔长，延误工期。

2、上述试验报告不能快速的给出地下水条件影响下弱化围岩的最佳支护时间，而且以往的设计均未考虑最佳支护时间的问题，得出试验报告时往往已经错过了最佳的支护时间。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供地下工程弱化围岩加固时机的方案。

第一方面，本申请实施例提供了地下工程弱化围岩加固时机确定方法，包括：

现场获取不同时段下，在开挖体的设定观测区域处不同深度的弱化围岩强度，并计算不同时段的弱化围岩平均强度；

拟合弱化围岩平均强度随时间变化的对应关系；

根据对应关系，计算当弱化围岩平均强度达到设定强度时所对应的时间。

该方法还包括：现场获取开挖体在设定观测区域处未淋水弱化时的不同深度的初始围岩强度，通过初始围岩强度计算初始围岩平均强度，对应关系将初始围岩平均强度作为初始时间的数据进行拟合，可以更加准确的反映地下水对围岩的弱化情况。

现场获取开挖体在观测区域处不同深度的初始围岩强度和/或弱化围岩强度包括：在观测区域处进行钻孔，通过获取钻机在钻进过程中反映围岩强度的钻进参数，得到不同深度处对应的围岩强度。通过这种方式，可以避免室内试验中由于取样条件的限制及岩样运输中易受风化等不足所造成的试验数据不准确的弊端。

该方法还包括：确定围岩的塑性区及原岩区的对应区域；计算弱化围岩平均强度包括分别计算塑性区和原岩区的弱化围岩平均强度。通过划分塑性区和原岩区，并分别计算塑性区和原岩区的平均围岩弱化水平，可以得到地下水对弱化围岩的影响程度，可以使围岩支护方案的设计更加科学。值得一提的是，对围岩区域的划分还可以包括位于塑性区与原岩区之间的过渡区。此外，塑性区和原岩区的划分方式也可以采用其他的方法，比如按照数值模拟的计算结果对围岩区域进行划分。

计算初始围岩平均强度包括分别计算塑性区和原岩区的初始围岩平均强度；确定围岩的塑性区及原岩区的对应区域包括：将围岩按照设定深度进行划分，大于设定深度的区域为原岩区，小于设定深度的区域为塑性区。