[发明专利]一种软岩蠕变原位监测分析方法和系统

说明书

本发明公开了一种软岩蠕变原位监测分析方法和系统，方法包括：在不同孔隙压力和温度工况下获取位于不同深度地层上各测点的变形、应变和应力的瞬时数据和蠕变数据；根据现场监测得到的压力的瞬时数据，计算得到各深度地层上任意点的瞬时变形、应变和应力；根据现场监测得到的各测点的变形或应变的蠕变数据，拟合得到对应测点的岩石原位状态下的蠕变特征参数；根据现场监测得到的数据和计算得到的数据，获得测量段的地层蠕变参数及随深度的变化规律，以及软岩巷道围岩整体随时间的变形量。因此，采用本发明提供的方案，能够及时有效地研究软岩巷道掘进机支护过程中整体变形特征及规律，实现巷道支护参数的针对性设计、有效把握最佳支护时机。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术及矿山安全开采技术领域，尤其涉及一种软岩蠕变原位监测分析方法和系统。

背景技术

目前，针对地层的蠕变参数测试多数是采用室内实验进行的。实验中采用的样品多为现场取回的岩心加工件。由于岩心在采集及运送途中不进行保压保温措施，因此会发生卸压和降温。岩心的卸压和降温对于浅层的地层测试结果影响不大，但是对于深部地层，由于实验时的岩心与实际地层的性质有较大差别，因此对于测试结果的影响较大。

为了降低室内实验中取回的岩心与实际地层性质差别带来的测试结果的差异，出现了现场地层蠕变测试方法。这种现场测试方法一般是在开挖后，采用现场加压的方式尽量保证与实际地层性质的一致，减少测试结果与实际的差异。但是采用这种方法存在如下一些问题：一方面开挖空间大，时间长，卸载影响明显，且不能提供实际地应力；另外，现场监测围岩变形多采用表面位移监测方式，而由于蠕变过程软岩变形量大、时间效应作用周期长，因此该类方法无法做到全过程实时监测，且巷道不同位置变形规律各不相同，因此难以掌握全断面软岩巷道的蠕变变形规律，无法对现场支护方式及支护参数进行合理的指导，影响隧（巷）道的长期稳定使用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了如下技术方案。

本发明一方面提供了一种软岩蠕变原位监测分析方法，包括：

在不同孔隙压力和温度工况下获取位于不同深度地层上各测点的变形、应变和应力的瞬时数据和蠕变数据；

根据现场监测得到的压力的瞬时数据，计算得到各深度地层上任意点的瞬时变形、应变和应力；

根据现场监测得到的各测点的变形或应变的蠕变数据，拟合得到对应测点的岩石原位状态下的蠕变特征参数；

根据现场监测得到的数据和计算得到的数据，获得测量段的地层蠕变参数及随深度的变化规律，以及软岩巷道围岩整体随时间的变形量。

优选地，根据如下公式计算得到各深度地层上任意点的瞬时变形、应变和应力：

其中，为各深度地层上任意点的瞬时变形，和分别为各深度地层上任意点的瞬时应变分量，和分别为各深度地层上任意点的瞬时应力分量，为各深度地层上任意点的半径，为现场监测得到的测点的初始压力，为现场监测得到的测点的瞬时压力，为泊松比，为粘聚力，为内摩擦角，为测点的半径，为塑性半径。

优选地，、、通过室内单三轴压缩实验获得。

优选地，根据现场监测得到的各测点的变形或应变的蠕变数据，利用如下公式