[发明专利]地下工程围岩数字钻探实时分级方法

权利要求书

1.地下工程围岩数字钻探实时分级方法，其特征是，包括：

建立模型，具体建立随钻参数与岩体单轴抗压强度关系模型，随钻参数与岩体破碎系数关系模型，等效单轴抗压强度与围岩位移关系模型；

在地下工程现场利用现场钻进试验获得随钻参数，通过随钻参数与岩体单轴抗压强度关系模型获得岩体单轴抗压强度，基于随钻参数与岩体破碎系数关系模型获得岩体破碎系数，利用单轴抗压强度修正公式由岩体单轴抗压强度和岩体破碎系数获得等效单轴抗压强度，利用等效单轴抗压强度与围岩位移关系模型得到围岩位移，根据围岩位移进而对围岩实时划分等级；

所述利用单轴抗压强度修正公式由岩体单轴抗压强度和岩体破碎系数获得等效单轴抗压强度时，单轴抗压强度修正公式为：K＝σ×m，其中σ为通过随钻参数与单轴抗压强度关系模型得到的单轴抗压强度，m为通过随钻参数与岩体破碎系数关系模型得到的岩体破碎系数，K为以单轴抗压强度为基础，考虑破碎程度对强度弱化作用的等效单轴抗压强度；

所述等效单轴抗压强度与围岩位移关系模型在建立时，利用现场钻进试验获得的随钻参数反推出每种岩体的等效单轴抗压强度；

对不同岩性类别，不同强度等级，不同岩层组合的围岩进行数值模拟试验获得不同条件下围岩变形量；

将等效单轴抗压强度与数值模拟得到的围岩变形量和现场测量得到的围岩变形量进行函数拟合，建立不同岩性类别，不同强度等级，不同岩层组合下等效单轴抗压强度和围岩位移的关系模型。

2.如权利要求1所述的地下工程围岩数字钻探实时分级方法，其特征是，所述随钻参数与岩体单轴抗压强度关系模型在建立时，对岩体试样进行钻进试验获得随钻参数，建立随钻参数与岩体切削破碎能即钻头切削单位体积岩体所消耗的能量间的关系模型；

获取岩体相应单轴抗压强度，将实测单轴抗压强度与岩体切削破碎能进行拟合分析，建立单轴抗压强度与岩体切削破碎能的模型；

随钻参数与岩体切削破碎能间的关系模型及单轴抗压强度与岩体切削破碎能的模型得到随钻参数与岩体单轴抗压强度之间关系模型。

3.如权利要求1或2所述的地下工程围岩数字钻探实时分级方法，其特征是，所述随钻参数包括钻进过程中的钻进压力、钻进扭矩、钻进速率和钻进转速。

4.如权利要求2所述的地下工程围岩数字钻探实时分级方法，其特征是，所述随钻参数与岩体切削破碎能间的关系模型建立时采用能量分析法但不限于该方法。

5.如权利要求2所述的地下工程围岩数字钻探实时分级方法，其特征是，所述随钻参数与岩体单轴抗压强度关系模型在建立时，获取岩体相应单轴抗压强度时通过室内单轴压缩试验或现场点荷载试验获得。

6.如权利要求1所述的地下工程围岩数字钻探实时分级方法，其特征是，所述随钻参数与岩体破碎系数关系模型在建立时，针对不同破碎分布岩体进行钻进试验，获取钻进过程中的随钻参数，建立随钻参数与岩体破碎系数的响应关系，建立随钻参数与岩体破碎系数的关系模型。

7.如权利要求6所述的地下工程围岩数字钻探实时分级方法，其特征是，根据建立的随钻参数与岩体破碎系数的响应关系，利用无监督型聚类分析统计方法建立随钻参数与岩体破碎系数的关系模型。

8.如权利要求1所述的地下工程围岩数字钻探实时分级方法，其特征是，所述将等效单轴抗压强度与数值模拟得到的围岩变形量和现场测量得到的围岩变形量进行函数拟合时采用多项式拟合、线性拟合、支持向量机或最小二乘法但不限于上述方法。