一种评价岩石性能新指标IDV的试验方法技术

本发明专利技术公开了一种评价岩石性能新指标IDV的试验方法，包括以下步骤：a、钢针设计；b、岩石样品的制作；c、钢针划动岩石的实验操作；d、岩石性能指标IDV的测量；e、岩石性能新指标的预测与应用。本发明专利技术提供了一种岩石性能新的指标试验方法，比传统的Cerchar试验方法更加精确，比岩石抗压强度和石英含量这种单独的物理特性指标反应的更加全面，同时利用钢针与岩样相互耦合得到的岩石性能指标能更好的反应岩石对刀具的磨蚀性，可以有效的指导现场施工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地铁、山岭隧道、引水隧洞等采用盾构及TBM施工的岩石与刀具相互作用过程，具体为一种评价岩石性能新指标IDV的试验方法。
技术介绍
在隧道及地下空间大发展的年代，盾构机等各类隧道掘进机械在高速铁路、城市地铁、越江隧道、矿山开采等领域发挥着举足轻重的地位。我国幅员辽阔，各地地质情况差别大，复杂地质条件下盾构刀具的磨损直接影响到盾构机的工作状态和使用寿命，因此地质条件对刀具磨损的影响一直是盾构施工技术中的重难点问题。根据刀具与岩石的相互作用机理可以知道刀具受到岩石的反作用而发生磨损，因此研究岩石的力学性能对刀具的影响已经成为国内外专家关注的热点。目前已有岩石抗压强度、石英含量等指标，但指标参数不够准确，较为流行性的CAI指标范围太过宽泛，数据离散性大。因此提供一种评价岩石性能新指标的试验方法，更精确更全面的来评价岩石性能，研究岩石对刀具的磨损影响是非常必要的。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术提供了一种比岩石抗压强度和石英含量这种单独的物理特性指标反应的更加全面，同时利用钢针与岩样相互耦合得到的岩石性能指标能更好的反应岩石对刀具的磨蚀性，可以有效的指导现场施工的一种评价岩石性能新指标IDV的试验方法。本专利技术的目的是这样实现的：一种评价岩石性能新指标IDV的试验方法，包括以下步骤：a、钢针设计；b、岩石样品的制作；c、钢针划动岩石的实验操作；d、岩石性能指标IDV的测量；e、岩石性能新指标的预测与应用；钢针设计：所述的钢针样品的材质采用现场滚刀刀圈相似材料：40CrNiMo，HRC50-55；外形尺寸：直径10mm，长100mm，锥角90°；岩石样品制作：岩石样品为现场实际块状样品，其中块装样品尺寸规定为长60±1mm，宽60±1mm，厚40±1mm，试样上、下端面，左、右端面保持平行，试样端面的平面度公差小于0.05mm，端面对于试样轴线垂直度偏差不超过0.25°，岩石样品本身完整、无裂纹；钢针划动岩石的实验操作：每种岩石开展三组实验，每组不少于2块岩样：先将钢针放入夹具拧紧，然后将岩样最大平面正对钢针放入夹具拧紧；通过控制软件将钢针调整到岩样一端，然后缓慢的将钢针与岩样表面接触；设置钢针在岩石表面的划动参数为：速度v:15mm/min，位移s：50mm，钢针垂直重力70N，然后开始滑动；充分考虑岩石的的各向异性，要求每块岩样最大的两个表面都应有相互正交的划痕，同一面上的两条划痕不能相交或重合；岩石性能指标IDV的测量：每次钢针在岩样表面滑动后，取下岩样，并用毛刷清理表面岩渣。采用显微测量仪测量试验后岩样各点的凹痕深度，拟合出凹痕深度曲线，测取每条划痕的凹痕深度最大值，每组岩样凹痕深度最大值的平均值为该组岩石的最大凹痕深度值，即为该组岩石的性能指标IDV值；评价指标的预测与应用：根据测得的岩石性能新指标值，更为精确的判断岩石对刀具磨损的影响，进而在工程项目施工前可以更加准确、合理的预估盾构施工工期、预测盾构施工成本，使盾构及刀具选型的适应性更强；同时在施工过程中能对岩石性能指标较大的掘进段增加刀具磨损检测次数，及时检修和更换刀具。积极有益效果：本专利技术提供了一种岩石性能新的指标试验方法，比传统的Cerchar试验方法更加精确，比岩石抗压强度和石英含量这种单独的物理特性指标反应的更加全面，同时利用钢针与岩样相互耦合得到的岩石性能指标能更好的反应岩石对刀具的磨蚀性，可以有效的指导现场施工。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。具体实施方式下面结合附图及实施例，对本专利技术做进一步的说明：一种评价岩石性能新指标IDV的试验方法，所述试验方法的具体步骤如下：一种评价岩石性能新指标IDV的试验方法，包括以下步骤：a、钢针设计；b、岩石样品的制作；c、钢针划动岩石的实验操作；d、岩石性能指标IDV的测量；e、岩石性能新指标的预测与应用；钢针设计：所述的钢针样品的材质采用现场滚刀刀圈相似材料：40CrNiMo，HRC50-55；外形尺寸：直径10mm，长100mm，锥角90°；岩石样品制作：岩石样品为现场实际块状样品，其中块装样品尺寸规定为长60±1mm，宽60±1mm，厚40±1mm，试样上、下端面，左、右端面保持平行，试样端面的平面度公差小于0.05mm，端面对于试样轴线垂直度偏差不超过0.25°，岩石样品本身完整、无裂纹；钢针划动岩石的实验操作：每种岩石开展三组实验，每组不少于2块岩样：先将钢针放入夹具拧紧，然后将岩样最大平面正对钢针放入夹具拧紧；通过控制软件将钢针调整到岩样一端，然后缓慢的将钢针与岩样表面接触；设置钢针在岩石表面的划动参数为：速度v:15mm/min，位移s：50mm，钢针垂直重力70N，然后开始滑动；充分考虑岩石的的各向异性，要求每块岩样最大的两个表面都应有相互正交的划痕，同一面上的两条划痕不能相交或重合；岩石性能指标IDV的测量：每次钢针在岩样表面滑动后，取下岩样，并用毛刷清理表面岩渣。采用显微测量仪测量试验后岩样各点的凹痕深度，拟合出凹痕深度曲线，测取每条划痕的凹痕深度最大值，每组岩样凹痕深度最大值的平均值为该组岩石的最大凹痕深度值，即为该组岩石的性能指标IDV值；评价指标的预测与应用：根据测得的岩石性能新指标值，更为精确的判断岩石对刀具磨损的影响，进而在工程项目施工前可以更加准确、合理的预估盾构施工工期、预测盾构施工成本，使盾构及刀具选型的适应性更强；同时在施工过程中能对岩石性能指标较大的掘进段增加刀具磨损检测次数，及时检修和更换刀具；避免由于刀具更换的不及时导致其它周围刀具的损坏而影响施工进度，增大施工成本。实施例以某盾构工程为例，现场物理勘探完成后，搜集全施工段钻探岩芯，并进行分类编号，整理编号后制作成岩样尺寸为长60±1mm，宽60±1mm，厚40±1mm，上、下端面，左、右端面保持平行，平面度公差小于0.05mm，端面对于试样轴线垂直度偏差不超过0.25°，同时岩样本身完整、无裂纹，每组保证不少于2块岩样；按照与滚刀刀圈相似的材料40CrNiMo，HRC50-55；外形尺寸为直径10mm，长100mm，锥角90°加工钢针，由于钢针的使用属于耗材，因此一次可根据需求多加工一些备用；打开试验装置，启动控制器，通过计算机控制软件进行连接，设置钢针划动参数为速度v:15mm/min，位移s：50mm；将钢针和岩石试样依次固定在夹具内拧紧，通过控制软件将钢针移动到试样的一端，后将钢针缓慢的与岩样表面接触，启动命令使钢针开始在岩石表面按照设置的参数滑动；划动结束后使钢针与岩石分离，取下岩石用毛刷清理表面岩渣；采用显微测量仪测量试验后岩样各点的凹痕深度，并拟合凹痕深度曲线，同时测得划痕的凹痕最大深度值并进行记录；根据以上步骤按照岩样编号，分组依次开展岩石综合性能指标评价试验，每组岩样不少于2块，且每块岩石最大的两个表面都应有相互正交的划痕，每组岩样凹痕深度最大值的平均值则为该组岩石的凹痕深度最大值，即为该组岩石的性能指标IDV值。根据测得的岩石性能新指标值，更为精确的判断岩石对刀具磨损的影响，进而在工程项目施工前可以更加准确、合理的预估盾构施工工期、预测盾构施工成本，使盾构及刀具选型的适应性更强；同时在施工过程中能对岩石性能指标较大的掘进段增加刀具磨损检测次数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种评价岩石性能新指标IDV的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：a、钢针设计；b、岩石样品的制作；c、钢针划动岩石的实验操作；d、岩石性能指标IDV的测量；e、岩石性能新指标的预测与应用。

【技术特征摘要】
1.一种评价岩石性能新指标IDV的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：a、钢针设计；b、岩石样品的制作；c、钢针划动岩石的实验操作；d、岩石性能指标IDV的测量；e、岩石性能新指标的预测与应用。2.根据权利要求1所述的一种评价岩石性能新指标IDV的试验方法，其特征在于：所述的步骤a钢针制作中钢针样品的材质采用现场滚刀刀圈相似材料：40CrNiMo，HRC50-55；外形尺寸：直径10mm，长100mm，锥角90°。3.根据权利要求1所述的一种评价岩石性能新指标IDV的试验方法，其特征在于：所述的步骤b岩石样品制作中岩石样品为现场实际块状样品，其中块装样品尺寸规定为长60±1mm，宽60±1mm，厚40±1mm，试样上、下端面，左、右端面保持平行，试样端面的平面度公差小于0.05mm，端面对于试样轴线垂直度偏差不超过0.25°，岩石样品本身完整、无裂纹。4.根据权利要求1所述的一种评价岩石性能新指标IDV的试验方法，其特征在于：所述的步骤c钢针划动岩石的实验操作中每种岩石开展三组实验，每组不少于2块岩样：先将钢针放入夹具拧紧，然后将岩样最大平面正对钢针放入夹具拧紧；通过控制软件将钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈馈，李凤远，郭璐，周建军，杨振兴，
申请(专利权)人：中铁隧道集团有限公司，盾构及掘进技术国家重点实验室，
类型：发明
国别省市：河南;41