一种基于RPD钻机的隧道围岩快速分类方法技术

本发明专利技术提供了一种基于RPD钻机的隧道围岩快速分类方法，该方法将施工期围岩分类与RPD钻机相结合，形成一种隧道围岩的快速分类方法，该方法依次包括RPD钻机推进力指标测定、RQD值计算、岩芯分段形状和芯风化程度指标测定、节理情况指标测定，并根据预设标准分别给予评分，最后将不同测试所得分数总和根据预设的RPD钻机的标准性指标表进行隧道内待挖掘围岩的等级分类。本发明专利技术提供的方法能够针对目前施工现场以钻孔取芯方式确定前方围岩情况，并提出一套基于RPD钻机取芯的围岩快速分类方法，将围岩分类与RPD钻机相结合，起到了事半功倍的效果，大大减少了施工时间，提高了工效。

A Fast Classification Method of Tunnel Surrounding Rock Based on RPD Drilling Rig

The invention provides a fast classification method of tunnel surrounding rock based on RPD drilling rig. The method combines the classification of surrounding rock during construction period with RPD drilling rig to form a fast classification method of tunnel surrounding rock. The method includes the determination of RPD drilling rig propulsion index, RQD value calculation, core sectional shape and core weathering degree index determination, joint condition index determination, and according to preset standards. Finally, according to the standard index table of the preset RPD rig, the classification of surrounding rock to be excavated in the tunnel is carried out. The method provided by the invention can determine the surrounding rock in front of the construction site by drilling and coring, and proposes a fast classification method of surrounding rock based on RPD drill coring, which combines the classification of surrounding rock with RPD drill, and achieves twice the result with half the effort, greatly reduces the construction time and improves the work efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种基于RPD钻机的隧道围岩快速分类方法
本专利技术属于隧道围岩分类方法
，特别涉及一种基于RPD钻机的隧道围岩快速分类方法。
技术介绍
近些年来，我国城市地铁建设进入了一个高峰期，地下工程的大力发展，导致越来越多的不良地质、复杂地质被揭露，因此快速、准确的判断前方围岩情况，对于安全施工、快速施工具有重要意义，如何在施工第一现场实现围岩的快速分类是施工人员关注的重点。目前，在施工阶段围岩分类中还缺乏一个准确、快速的分类体系，传统履带式钻机无法做到快速取芯、准确分析，从而导致工期延长，传统超前地质预报方法探测距离较短、准确性较差，为此，每次施工前需要花费更多的人工对即将施工的围岩进行系统检测分析后才能确定是否适合开展施工工作，严重影响施工效率，拖延了地铁施工完成时间。因此，快速准确的在施工阶段对围岩进行分类，对前方潜在灾害做到超前判定是未来发展的重点。目前在隧道施工中RPD钻机的使用率越来越高，因其具有施工迅速快、适用工程条件高的特点而著称，但即使施工中使用RPD钻机也只能解决快速对岩石层取样打孔的效果，仍然需要人工对岩石芯样进行分析判断后才能确定是否适合施工，施工效率仍然很低，为此，急需开发一种智能、快速且能够结合RPD钻机对岩石质量进行统一化评判的方法。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种能够将施工期间围岩分类与RPD钻机相结合，依靠计算机系统对岩石芯样的质量判断形成一套系统的统一化评判的基于RPD钻机的隧道围岩快速分类方法，该方法不但提高了判别准确率，对隧道岩石质量进行分析分类，而且提高了施工效率，大大的缩短了施工工期。本专利技术具体技术方案如下：本专利技术提供了一种基于RPD钻机的隧道围岩快速分类方法，所述分类方法包括以下步骤：S1、使用履带式钻机采集多种不同级别标准的隧道围岩的芯样，同时每次采集所述芯样的同时采集钻孔内图片，依次分别对所述芯样进行单轴抗压强度值测试、钻机推进力测试、RQD值测试、分段程度分析、风化程度分析，同时对所述钻孔内图片进行节理情况指标分析，生成用于评价岩石级别的评价参数，并对不同所述评价参数设置区间值分类，并对不同所述区间值分类预设分数值，即形成预设的推进力评价标准表、RQD值评分标准表、岩芯质量标准表及节理评价标准表。S2、使用RPD钻机对隧道内待挖掘围岩进行所述芯样采集，同时测定采集过程中所述RPD钻机的推进力指标，并根据步骤S1中预设的所述推进力评价标准表计算输出所述推进力指标分数，所述推进力指标包括岩石单轴抗压强度值和钻机推进力；S3、对步骤S2中所述RPD钻机采集的所述芯样进行分段长度分析，并计算所述芯样的RQD值，将所述RQD值与步骤S1中预设的所述RQD值评分标准表进行评价输出所述RQD值的评价分数；S4、对步骤S2中采集的所述芯样进行质量分析并根据步骤S1中预设的所述岩芯质量标准表进行评价同时输出芯样质量分数，所述质量分析包括所述芯样的分段程度分析和所述芯样的风化程度分析；S5、步骤S2中所述RPD钻机获取所述芯样的同时通过所述RPD钻机上安装的拍摄设备获取若干钻孔内部图片，并对获取的所述钻孔内部图片进行图片分析获取节理间距值和节理宽度值，同时根据步骤S1中预设的所述节理评价标准表进行评价输出节理分数；S6、统计步骤S2至步骤S5的分数之和，根据系统预设的所述RPD钻机的标准性指标表进行隧道内待挖掘围岩的快速等级分类。进一步的，步骤S2中，测定采集过程中所述RPD钻机的推进力指标，并根据预设的推进力评价标准计算输出所述推进力指标分数包括如下步骤：S2-1、将步骤S1中所述履带式钻机采集的所述芯样通过切石机、磨石机及取芯机依次进行处理，形成标准试件，同时生成所述履带式钻机的所述推进力标准值；S2-2、对所述标准试件进行室内单轴压缩试验，获得不同级别标准的所述芯样的单轴抗压强度值，将获得的所述推进力标准值和所述单轴抗压强度值进行对应并给出评价分数，形成推进力评价标准表；S2-3、将所述RPD钻机获得的所述芯样的所述钻机推进力和对应的所述岩石单轴抗压强度值对应所述推进力评价标准表输出所述推进力指标分数。进一步的，步骤S3的具体方法为：S3-1、使用履带式钻机所获得的多种不同级别标准的芯样与所述RPD钻机采集的所述芯样进行分段长度分析，通过以下公式分别计算所述履带式钻机和所述RPD钻机获得的芯样质量分数RQD值，S3-2、将所述履带式钻机计算得到的多种所述芯样质量分数RQD值设定评价分数建立所述RQD值的评分标准表；S3-3、对所述RPD钻机计算得到的所述芯样质量分数RQD值与所述RQD值的评分标准表进行对应并输出所述RQD值评价分数。进一步的，步骤S3-2中，所述评分标准表包括不同所述RQD值范围对应的评价分数。进一步的，步骤S4中，当所述质量分析为所述芯样的分段程度分析时，对所述芯样进行质量分析并根据预设的岩芯质量标准进行评价同时输出芯样质量分数，具体方法为：I、将步骤S2中采集的所述芯样进行形状分析并按照预设的岩芯质量标准进行分类，其中，预设的所述岩芯质量标准包括岩心分类列表和对应的评分列表，所述岩心分类列表由上到下依次包括单节断裂长度为50cm以上棒状、单节断裂长度为15-50cm棒状、单节断裂长度为5-15cm棒状、小于5cm的短棒状、棱角残留的圆盘状芯、棱角被磨去的圆盘状芯、砂状结构、粘土状结构，所述评分列表对应所述岩心分类列表由上到下依次包括为10分、8.75分、7.5分、6.25分、5分、3.75分、2.5分、1.25分；II、根据所述岩芯质量标准选择对应的评分并输出芯样质量分数。进一步的，步骤S4中，当所述质量分析为所述芯样的风化程度分析时，对所述芯样进行质量分析并根据预设的岩芯质量标准进行评价同时输出芯样质量分数，具体方法为：①、将步骤S2中采集的所述芯样进行多次回弹实验测试以得到平均回弹值，并根据多次平均回弹值得到所述芯样的特征回弹值X，计算公式如下：其中，X为所述特征回弹值，m为此时次数；②、通过所述特征回弹值X对所述芯样的风化程度进行级别划分，对应所述岩芯质量标准对所述芯样的风化程度进行评价输出分数，所述岩芯质量标准包括特征回弹值范围列表、对应的风化级别列表和对应的评分列表。进一步的，步骤S5中，对获取的所述钻孔内部图片进行图片分析获取节理间距和节理宽度，同时根据预设的节理评价标准表进行评价输出节理分数，具体方法为：S5-1、对获取的所述钻孔内部图片进行二值化处理得到二值图像，剔除面积较小的噪声和背景区域；S5-2、在所述二值图像中标注节理间距和节理宽度并进行测量，并将测量的所述节理间距值和所述节理宽度值根据预设的节理评价标准表进行评价输出节理分数，其中，所述节理评价标准表包括不同所述节理间距值范围和不同所述节理宽度值范围对应的评价分数。优选的，步骤S6中，所述RPD钻机的标准性指标表包括不同分数范围对应的围岩质量类别。本专利技术还提供了一种基于RPD钻机的隧道围岩快速分类系统，包括推进力指标评价模块、RQD值评价模块、芯样质量评价模块、节理分数评价模块、统计模块和质量输出模块，其中，所述推进力指标评价模块用于测定采集过程中所述RPD钻机的推进力指标，并根据预设的推进力评价标准表计算输出所述推进力指标分数，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于RPD钻机的隧道围岩快速分类方法，其特征在于，所述分类方法包括以下步骤：S1、使用履带式钻机采集多种不同级别标准的隧道围岩的芯样，每次采集所述芯样的同时采集钻孔内图片，依次分别对所述芯样进行单轴抗压强度值测试、钻机推进力测试、RQD值测试、分段程度分析、风化程度分析，同时对所述钻孔内图片进行节理情况指标分析，生成用于评价岩石级别的评价参数，并对不同所述评价参数设置区间值分类，并对不同所述区间值分类预设分数值，即形成预设的推进力评价标准表、RQD值评分标准表、岩芯质量标准表及节理评价标准表；S2、使用RPD钻机对隧道内待挖掘围岩进行所述芯样采集，同时测定采集过程中所述RPD钻机的推进力指标，并根据步骤S1中预设的所述推进力评价标准表计算输出所述推进力指标分数，所述推进力指标包括岩石单轴抗压强度值和钻机推进力；S3、对步骤S2中所述RPD钻机采集的所述芯样进行分段长度分析，并计算所述芯样的RQD值，将所述RQD值与步骤S1中预设的所述RQD值评分标准表进行评价输出所述RQD值的评价分数；S4、对步骤S2中采集的所述芯样进行质量分析并根据步骤S1中预设的所述岩芯质量标准表进行评价同时输出芯样质量分数，所述质量分析包括所述芯样的分段程度分析和所述芯样的风化程度分析；S5、步骤S2中所述RPD钻机获取所述芯样的同时通过所述RPD钻机上安装的拍摄设备获取若干钻孔内部图片，并对获取的所述钻孔内部图片进行图片分析获取节理间距值和节理宽度值，同时根据步骤S1中预设的所述节理评价标准表进行评价输出节理分数；S6、统计步骤S2至步骤S5的分数之和，根据系统预设的所述RPD钻机的标准性指标表进行隧道内待挖掘围岩的快速等级分类。...

【技术特征摘要】
1.一种基于RPD钻机的隧道围岩快速分类方法，其特征在于，所述分类方法包括以下步骤：S1、使用履带式钻机采集多种不同级别标准的隧道围岩的芯样，每次采集所述芯样的同时采集钻孔内图片，依次分别对所述芯样进行单轴抗压强度值测试、钻机推进力测试、RQD值测试、分段程度分析、风化程度分析，同时对所述钻孔内图片进行节理情况指标分析，生成用于评价岩石级别的评价参数，并对不同所述评价参数设置区间值分类，并对不同所述区间值分类预设分数值，即形成预设的推进力评价标准表、RQD值评分标准表、岩芯质量标准表及节理评价标准表；S2、使用RPD钻机对隧道内待挖掘围岩进行所述芯样采集，同时测定采集过程中所述RPD钻机的推进力指标，并根据步骤S1中预设的所述推进力评价标准表计算输出所述推进力指标分数，所述推进力指标包括岩石单轴抗压强度值和钻机推进力；S3、对步骤S2中所述RPD钻机采集的所述芯样进行分段长度分析，并计算所述芯样的RQD值，将所述RQD值与步骤S1中预设的所述RQD值评分标准表进行评价输出所述RQD值的评价分数；S4、对步骤S2中采集的所述芯样进行质量分析并根据步骤S1中预设的所述岩芯质量标准表进行评价同时输出芯样质量分数，所述质量分析包括所述芯样的分段程度分析和所述芯样的风化程度分析；S5、步骤S2中所述RPD钻机获取所述芯样的同时通过所述RPD钻机上安装的拍摄设备获取若干钻孔内部图片，并对获取的所述钻孔内部图片进行图片分析获取节理间距值和节理宽度值，同时根据步骤S1中预设的所述节理评价标准表进行评价输出节理分数；S6、统计步骤S2至步骤S5的分数之和，根据系统预设的所述RPD钻机的标准性指标表进行隧道内待挖掘围岩的快速等级分类。2.如权利要求1所述的基于RPD钻机的隧道围岩快速分类方法，其特征在于，步骤S2中，测定采集过程中所述RPD钻机的推进力指标，并根据预设的推进力评价标准计算输出所述推进力指标分数包括如下步骤：S2-1、将步骤S1中所述履带式钻机采集的所述芯样通过切石机、磨石机及取芯机依次进行处理，形成标准试件，同时生成所述履带式钻机的所述推进力标准值；S2-2、对所述标准试件进行室内单轴压缩试验，获得不同级别标准的所述芯样的单轴抗压强度值，将获得的所述推进力标准值和所述单轴抗压强度值进行对应并给出评价分数，形成推进力评价标准表；S2-3、将所述RPD钻机获得的所述芯样的所述钻机推进力和对应的所述岩石单轴抗压强度值对应所述推进力评价标准表输出所述推进力指标分数。3.如权利要求1所述的基于RPD钻机的隧道围岩快速分类方法，其特征在于，步骤S3的具体方法为：S3-1、使用履带式钻机所获得的多种不同级别标准的芯样与所述RPD钻机采集的所述芯样进行分段长度分析，通过以下公式分别计算所述履带式钻机和所述RPD钻机获得的芯样质量分数RQD值，S3-2、将所述履带式钻机计算得到的多种所述芯样质量分数RQD值设定评价分数建立所述RQD值的评分标准表；S3-3、对所述RPD钻机计算得到的所述芯样质量分数RQD值与所述RQD值的评分标准表进行对应并输出所述RQD值评价分数。4.如权利要求3所述的基于RPD钻机的隧道围岩快速分类方法，其特征在于，步骤S3-2中，所述评分标准表包括不同所述RQD值范围对应的评价分数。5.如权利要求1所述的基于RPD钻机的隧道围岩快速分类方法，其特征在于，步骤S4中，当所述质量分析为所述芯样的分段程度分析时，对所述芯样进行质量分析并根据预设的岩芯质量标准进行评价同时输出芯样质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张富强，冯靖宇，卜宪龙，胡红星，薛立兴，宋士平，高丽凯，任绪生，赵振亮，马长江，郭伟，綦家城，靳鹏程，冯青云，
申请(专利权)人：中铁三局集团有限公司，中铁三局集团第四工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14