[发明专利]地下工程围岩数字钻探实时分级方法

说明书

本发明公开了地下工程围岩数字钻探实时分级方法，包括：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。本发明具有实时准确预测的特点，根据现场得到的随钻参数反推出围岩位移，从而利用围岩稳定性实时对围岩进行准确分级，为地下工程的设计施工提供依据。避免了岩样样本送往实验室过程中的扰动，同时极大程度上缩短测试时间，节约大量人力物力。

技术领域

本发明涉及地下工程中安全技术领域，特别是涉及地下工程围岩数字钻探实时分级方法。

背景技术

目前，围岩分级是地下工程设计施工的基础性工作。目前常用的围岩分级方法有BQ分类法，RMR分类法等，但具有以下缺陷：

(1)BQ分类法需要现场取芯运到室内进行单轴试验，耗费大量时间和人力。同时运用BQ分类法分类需要大量参数，计算复杂。围岩按照BQ分类法只能分成六级，较为笼统，无法准确反映围岩真实状况。

(2)RMR分类法的分类指标比较笼统，无法对围岩进行精确分类。

综上所述，现有技术中对于地下工程围岩的实时分级问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了地下工程围岩数字钻探实时分级方法，具有直观、效率高、现场实时判定等优点。

地下工程围岩数字钻探实时分级方法，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，所述随钻参数与岩体单轴抗压强度关系模型在建立时时，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。

进一步的，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。

进一步的，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。