[发明专利]利用岩石切削强度快速确定岩体普通强度参数的方法

说明书

本发明公开的利用岩石切削强度快速确定岩体普通强度参数的方法，本发明利用岩石切削强度快速确定岩体普通强度参数的方法，通过现场试验的方法，以实现随钻识别岩石切削强度。通过岩石切削强度与岩石基本力学参数之间的关系，计算岩石的力学参数，如抗压强度、弹性模量、内摩擦角和粘聚力，本发明的方法，直接应用旋转触探测试所得结果开展岩石的抗压强度、弹性模量、内摩擦角和粘聚力计算,该方法仅需手工计算，计算过程简单，可以避免传统钻探取样及室内土工试验对地基土体的扰动和测试结果不准的影响。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及利用岩石切削强度快速确定岩体普通强度参数的方法。

背景技术

各种岩体工程如边坡工程、洞室工程、基础工程中,如何快速准确地获得岩体力学参数，是以上各种工程设计、施工与加固方案的基础与保障。

岩体力学参数的测定方法通常采用室内岩块试样试验和现场大型场地测试。室内岩块试样试验具有易于获得试验结果的优点，但是不利的扰动因素致使与现场岩体的实际情况存在差异；对于现场场地测试技术来说扰动较少，更接近岩体现场实际情况，但是工程量浩大，而且受到多种因素的限制和制约。由于室内试样试验扰动较大，场地测试试验制约多、成本昂贵、费时费力，寻求获取岩体力学参数的改进方法或新技术，摒弃弊端，实现真正的工程现场岩体力学参数快速测试就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供利用岩石切削强度快速确定岩体普通强度参数的方法，用以快速获取岩体普通强度参数。

本发明所采用的技术方案是，利用岩石切削强度快速确定岩体普通强度参数的方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1、对岩石进行场地旋转触探测试，获得旋转触探数据；

步骤2、对步骤1获得的数据进行处理，得到各地层的旋转触探钻进参数的平均值，包括旋转扭矩的平均值和钻进压力的平均值；

步骤3、利用步骤2得到的钻进参数计算出岩石中各地层的切削强度；

步骤4、利用步骤3得到的岩石中各地层的切削强度计算岩石中各地层的抗压强度、弹性模量、内摩擦角和粘聚力。

本发明的特点还在于，

步骤1中，所述场地旋转触探测试包括测试旋转触探钻头匀速贯入地层中随深度连续变化的压力即钻进压力，单位为MPa；旋转扭矩，单位为MN·m；并记录钻头钻进过程中切削接触面积，单位为m²，旋转触探钻头底面半径，单位为m。

步骤2的具体过程如下：

根据步骤1得到的旋转触探实测数据，绘制随地层深度变化的旋转触探钻进压力和旋转扭矩的测试曲线，并根据测试曲线形态划分地层，判定地层岩性名称，计算出各地层旋转触探钻进参数的平均值，包括：各地层旋转触探钻进压力平均值，单位为MPa；各地层旋转触探钻头旋转扭矩平均值，单位为MN·m。

步骤3中，各地层的切削强度的计算方法为：

式(1)中，S为钻头钻进过程中切削接触面积，P为钻进压力，M为旋转扭矩、R为钻头的底面半径，R_M为切削强度；在钻头切削刃完全钻进情况下，针对角片钻头和麻花钻头认为S为圆锥的侧面积，对于角片钻头S＝2000.95mm²；对于麻花钻头S＝1193.29mm²；对于空心钻头认为S为圆环的面积，S＝30.35mm²。

步骤4中，岩石中各地层的抗压强度、弹性模量、内摩擦角和粘聚力的计算方法如下：

岩石抗压强度σ的计算方法：