[发明专利]挤压性围岩地应力与变形潜势评价方法及测试装置

权利要求书

1.挤压性围岩地应力与变形潜势评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用激光测距仪(6)测出沿钻孔径向延伸并顶在钻孔壁的千斤顶(2)的位移初始值，记为u_0-0；

(2)放开千斤顶(2)，使千斤顶(2)自由变形，记录变形过程的位移值，记为u₀，待孔径收缩变形结束，记录最大变形值u_0-max和孔径收缩变形时间n，计算孔径的平均收缩速率v(mm/d)；

v＝1/n∑v_i

v_i为第i小时的变形速率；

(3)向千斤顶(2)加压使激光测距仪(6)读数恢复为位移初始值，记录该千斤顶(2)前方压力传感器(3)的读数，记为P；利用下式确定出地应力σ_i；

σ_i＝P/A

A为千斤顶(2)顶端作用在钻孔孔壁的接触面积；

(4)根据步骤(3)的地应力σ_i与测点处的自重应力σ_v之间的关系以及最大地应力σ_max、最小地应力σ_min，确定出该检测点处的构造应力系数I和地应力变异系数δ；

(5)重复步骤(1)-(4)计算出钻孔内多个检测点对应的构造应力系数I和地应力变异系数δ，取平均值，得到钻孔对应的平均构造应力系数和平均地应力变异系数，进而确定岩体所处的应力状态，判定岩体所处的地质构造运动激烈程度，以及岩体所处的应力环境；

(6)利用点荷载仪测定钻孔内岩体点荷载强度I_s(50)，利用公式R_c＝22I_s(50)求得岩体单轴抗压强度R_c；根据岩体的完整性系数K_V与岩体单轴抗压强度R_c，确定出岩体强度值R_cm；

R_cm＝K_VR_c

(7)利用岩体强度应力比G_n与岩体强度R_cm、最大地应力σ_max之间的关系确定出岩体强度应力比G_n；

(8)根据步骤(7)岩体强度应力比G_n的大小确定出挤压性围岩等级，进而确定出所配套支护结构等级；根据岩体强度应力比R_c/σ_max与孔径极限收缩量u_max/D确定出围岩挤出变形等级，进而确定出预留变形量；根据步骤(2)的钻孔孔径平均收缩速率v确定出钻孔的变形潜势等级，进而确定出支护方式。

2.根据权利要求1所述的挤压性围岩地应力与变形潜势评价方法，其特征在于，所述步骤(8)中，当岩体强度应力比G_n≤0.15时，挤压性围岩等级为Ⅲ级；当0.2≥G_n>0.15时，挤压性围岩等级为Ⅱ级；当0.3≥G_n>0.2时，挤压性围岩等级为Ⅰ级；

当岩体强度应力比R_c/σ_max＜0.2且u_max/D>0.1时，围岩挤出变形等级为Ⅳ，挤出程度为严重；当0.2≤R_c/σ_max＜0.4且0.05≤u_max/D≤0.1时，围岩挤出变形等级为Ⅲ，挤出程度为中等；当0.4≤R_c/σ_max＜0.7且0.01≤u_max/D≤0.05时，围岩挤出变形等级为Ⅱ，挤出程度为轻度；当0.7≤R_c/σ_max且u_max/D≤0.01时，围岩挤出变形等级为Ⅰ，挤出程度为轻微；

当钻孔孔径平均收缩速率v>10时，围岩变形潜势等级为Ⅲ，具有强烈的变形潜势；当钻孔孔径平均收缩速率v为2～10时，围岩变形潜势等级为Ⅱ，具有中等变形潜势；当钻孔孔径平均收缩速率v<2时，围岩变形潜势等级为Ⅰ，属于正常变形潜势。