[发明专利]一种多参量超前物力灾害实时预测系统及方法

权利要求书

1.一种多参量超前物力灾害实时预测系统，其特征在于，包括地质信息普查装置（1）、360度随钻测量装置（2）和设置在地面上的多源信息接收统计解译存储装置（6），所述地质信息普查装置（1）、所述360度随钻测量装置（2）与所述多源信息接收统计解译存储装置（6）通讯连接；

所述地层信息普查装置（1）依据获取预定范围区域内的地层隐伏病患情况，圈定钻测区域；

所述360度随钻测量装置（2）在所述钻测区域以任意预设角度钻进，实时获取钻进前方岩土体细观物性图像、地层岩土体工程参数以及钻进深度关系曲线，并实时获取地层岩土体力性参数和地层岩土体物性参数；

其中，基于所述地层岩土体工程参数，同步反演得到所述地层岩土体力性参数，并将所述360度随钻测量装置（2）直接获取的地层岩土体力性参数和反演得到的地层岩土体力性参数传输至所述多源信息接收统计解译存储装置（6）内保存起来；

所述地层岩土体力性参数包括无侧限抗压强度损失度、粘聚力和内摩擦角，所述地层岩土体物性参数包括孔隙度、饱和度、渗透率、岩土体中流体体积及扩散系数；

所述多源信息接收统计解译存储装置（6）对所述地层岩土体力性参数和所述地层岩土体物性参数进行处理和分析，所述地质信息普查装置（1）确定钻测区域，所述360度随钻测量装置（2）随钻钻孔轨迹调控装置钻入岩土层并完成360度钻测，所述多源信息接收统计解译存储装置（6）接收统计解译存储装置，并通过数据传输模块接收到来自数字液压钻进装置、随钻伽马射线录井装置、随钻核磁共振录井装置传输的信息并解译生成地层硬度图谱、地层伽马图谱、地层核磁共振能谱，之后再精准重构三维地层模型，自动计算地层各层位岩土体的无侧限抗压强度损失度及粘聚力损失度，以完成随钻实时预测超前物力灾害；

其中，计算各层岩土体芯样无侧限抗压强度损失度和粘聚力损失度的具体实现步骤为：

计算各层岩土体芯样的无侧限抗压强度损失度的计算公式为：

,

式中: 为当前岩土体的无侧限抗压强度损失度的实测值，为同一岩土体在相同条件下的标准无侧限抗压强度损失度值；

计算各层岩土体芯样的粘聚力损失度的计算公式为：

，

式中：为当前岩土体的粘聚力的实测值，为同一岩土体在相同条件下的标准粘聚力数据；

对所述地层岩土体力性参数和所述地层岩土体物性参数进行处理和分析，随钻预测超前物力灾害的具体实现步骤为：

对于考虑岩土体无侧限抗压强度的工程，选取无侧限抗压强度损失度作为评价指标评判超前物力灾害等级，超前物力灾害等级划分如下：

；

对于重点考虑岩土体抗剪强度的工程，选取粘聚力损失度作为评价指标评判超前物力灾害等级，超前物力灾害等级划分如下：

(L_C∈(0 .0～0 .15)，安全；L_C∈(0 .15～0 .35)，较安全；L_C∈(0 .35～1 .0)，危险)；

即重点考虑岩土体无侧限抗压强度或岩土体抗剪强度的工程时，可以根据计算出的岩土体无侧限抗压强度损失度或岩土体粘聚力损失度来判断所述岩土体处于的超前物力灾害等级区域。

2.根据权利要求1所述的一种多参量超前物力灾害实时预测系统，其特征在于，所述地质信息普查装置（1）包括地面式探地雷达装置、钻孔雷达装置和雷达图谱解译存储装置。

3.根据权利要求1所述的一种多参量超前物力灾害实时预测系统，其特征在于，所述360度随钻测量装置（2）包括地面装置（3）和地下装置（4）；所述地面装置（3）包括数字液压钻进装置（5）；

所述地下装置（4）还包括有与数字液压钻进装置（5）连接且实时360度调整钻头钻进方向的随钻钻孔轨迹调控装置（10），所述随钻钻孔轨迹调控装置（10）一端与液压钻机钻头连接，另一端与液压钻机钻杆链接，用于实时调整钻进方向，实现定向钻进，回钻轨迹复测，定量获取钻孔轨迹物性参数。