破碎岩体特性随钻测试与评价方法技术

本发明专利技术涉及岩土工程勘察技术领域，尤其涉及一种破碎岩体特性随钻测试与评价方法，所述破碎岩体特性随钻测试与评价方法采用破碎岩体随钻试验系统对破碎岩体进行室内钻进试验得到随钻参数，根据建立的岩体强度随钻测试模型得到破碎岩体等效抗压强度，并根据破碎岩体和完整岩体的等效抗压强度建立基于随钻参数的等效强度随钻弱化系数计算公式，进行现场钻进试验，根据得到的等效强度随钻弱化系数对现场岩体的破碎程度进行评价，同时根据随钻参数和等效抗压强度波动的范围和波动的程度，定量评价破碎岩体的破碎范围。评价破碎岩体的破碎范围。评价破碎岩体的破碎范围。

【技术实现步骤摘要】
破碎岩体特性随钻测试与评价方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程勘察
，尤其涉及破碎岩体特性随钻测试与评价方法。

技术介绍

[0002]随着深部煤矿巷道的开挖，巷道周围常出现围岩松散破碎现象，导致围岩强度降低，巷道难以支护，进而导致围岩大变形、顶板冒落等灾害事故发生，因此获取破碎岩体的强度，进而获取岩体破碎范围和破碎程度对地下工程设计极为重要。
[0003]而目前对于破碎岩体强度指标的获取，由于常规单轴压缩试验需进行现场取芯并运送至实验室进行测试分析，周期长，成本高，且点荷载试验需取芯进行强度测试，而破碎严重的岩体无法进行岩样取芯，导致常规的单轴压缩试验、点荷载试验无法实现对破碎岩体强度的测量，因此，目前缺少一种定量评价岩体破碎程度的指标和快速有效的测试破碎岩体强度，进而获取岩体破碎程度和破碎范围的试验方法。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的第一专利技术目的提供一种破碎岩体特性随钻测试与评价方法；该方法利用监测到的钻进速度、钻头转速、钻进扭矩、钻进压力等随钻参数和建立的岩体强度随钻测试模型，对破碎岩体的等效抗压强度进行计算，并且提出了基于随钻参数的等效强度随钻弱化系数，对岩体的破碎程度进行定量评价，同时根据随钻参数和等效抗压强度波动的范围和波动的程度，可定量评价破碎岩体的破碎范围。
[0005]本专利技术的第二专利技术目的提供一种破碎岩体性质数字钻进试验系统，可以制作不同岩性、不同破碎程度、不同破碎范围的破碎岩体，同时具有监测与控制随钻参数的功能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：本专利技术的实施例提供了一种破碎岩体特性随钻测试与评价方法，包括如下步骤：步骤1：自下而上依次将下层完整岩块、破碎岩块、上层完整岩块放入破碎岩体试件制作装置中，通过锚杆固定，形成破碎岩体试件；步骤2：将破碎岩体试件放置于试验台上，并固定，使用破碎岩体钻进系统对破碎岩体进行数字钻进试验，监测随钻参数随钻进深度的变化情况；步骤3：将监测的随钻参数带入岩体强度随钻测试模型，得到破碎岩体的等效抗压强度；步骤4：根据破碎岩体与完整岩体等效抗压强度，建立基于随钻参数的等效强度随钻弱化系数计算公式；步骤5：将建立的等效强度弱化系数用于现场试验，结合随钻参数、等效抗压强度和等效强度随钻弱化系数定量评价破碎岩体的破碎程度和破碎范围。
[0007]上述本专利技术的实施例的有益效果如下：1.本专利技术提出的破碎岩体特性随钻测试与评价方法，该方法利用破碎岩体试件制
作装置制作了不同岩性、不同破碎程度、不同破碎范围的破碎岩体，并通过开展室内数字钻进试验，利用监测到的钻进速度、钻头转速、钻进扭矩、钻进压力等随钻参数和建立的岩体强度随钻测试模型，对破碎岩体的等效抗压强度进行计算。本专利技术可通过直接进行钻进获取破碎岩体的等效抗压强度，克服了常规试验方法破碎岩体取芯困难或者无法取芯的问题。
[0008]2.本专利技术提出的破碎岩体特性随钻测试与评价方法可以制作不同岩性、不同破碎程度、不同破碎范围的破碎岩体，用于进行不同类型的数字钻进试验；同时具有监测与控制随钻参数的功能。
[0009]3.本专利技术提出了基于随钻参数的等效强度随钻弱化系数，可实现对岩体的破碎程度的定量评价。
附图说明
[0010]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0011]图1是本专利技术破碎岩体特性随钻测试与评价方法技术路线图。
[0012]图2是本专利技术破碎岩体性质随钻试验系统正视图。
[0013]图3是本专利技术破碎岩体试件制作装置正视图。
[0014]图4是本专利技术破碎岩体试件制作装置底部图。
[0015]图中，1、破碎岩体试件制作装置；2、数字钻头；3、钻杆；4、转速传感器；5、压扭复合传感器；6、位移传感器；7、锚杆；8、锁具；9、托盘；10、四周约束装置；11、上层完整岩块；12、破碎岩块；13、下层完整岩块；14、底部支撑装置。
具体实施方式
[0016]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0017]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本专利技术另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；为了方便叙述，本专利技术中如果出现“上”、“中”“下”字样，仅表示与附图本身的上、中、下方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0018]正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本专利技术提出了一种破碎岩体性质数字钻进试验方法及系统，该方法利用监测到的钻进速度、钻头转速、钻进扭矩、钻进压力等随钻参数和建立的岩体强度随钻测试模型得到破碎岩体的等效抗压强度，并且提出了基于随钻参数的等效强度随钻弱化系数，对岩体的破碎程度进行定量评价，同时根据随钻参数和等效抗压强度波动的范围和波动的程度，可定量评价破
碎岩体的破碎范围；该破碎岩体性质随钻试验系统，可以制作不同岩性、不同破碎程度、不同破碎范围的破碎岩体，同时具有监测与控制随钻参数的功能。
[0019]本专利技术的一种典型的实施方式中，如图1所示，本专利技术的破碎岩体特性随钻测试与评价方法采用破碎岩体性质随钻试验系统对破碎岩体进行钻进试验得到随钻参数，根据建立的岩体强度随钻测试模型得到破碎岩体等效抗压强度，并根据破碎岩体和完整岩体的等效抗压强度建立基于随钻参数的等效强度随钻弱化系数计算公式，进行现场钻进试验，根据得到等效强度随钻弱化系数对现场岩体的破碎程度进行评价，同时根据随钻参数和等效抗压强度波动的范围和波动的程度，定量评价破碎岩体的破碎范围。
[0020]具体的，破碎岩体特性随钻测试与评价方法，包括如下步骤：步骤1：自下而上依次将下层完整岩块、破碎岩块、上层完整岩块放入破碎岩体试件制作装置中，通过锚杆固定，形成破碎岩体试件；步骤2：将破碎岩体试件放置于试验台上，并固定，使用破碎岩体钻进系统对破碎岩体进行数字钻进试验，监测随钻参数随钻进深度的变化情况；步骤3：将监测的随钻参数带入岩体强度随钻测试模型，得到破碎岩体的等效抗压强度；步骤4：根据破碎岩体与完整岩体等效抗压强度，建立基于随钻参数的等效强度随钻弱化系数计算公式；步骤5：将建立的等效强度弱化系数用于现场试验，结合随钻参数、等效抗压强度和等效强度随钻弱化系数定量评价破碎岩体的破碎程度和破碎范围。
[0021]进一步的，所述步骤3中的岩体强度随钻测试模型为：式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.破碎岩体特性随钻测试与评价方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：自下而上依次将下层完整岩块、破碎岩块、上层完整岩块放入破碎岩体试件制作装置中，通过锚杆固定，形成破碎岩体试件；步骤2：将破碎岩体试件放置于试验台上，并固定，使用破碎岩体钻进系统对破碎岩体进行数字钻进试验，监测随钻参数随钻进深度的变化情况；步骤3：将监测的随钻参数带入岩体强度随钻测试模型，得到破碎岩体的等效抗压强度；步骤4：根据破碎岩体与完整岩体等效抗压强度，建立基于随钻参数的等效强度随钻弱化系数计算公式；步骤5：将建立的等效强度弱化系数用于现场试验，结合随钻参数、等效抗压强度和等效强度随钻弱化系数定量评价破碎岩体的破碎程度和破碎范围。2.如权利要求1所述的破碎岩体特性随钻测试与评价方法，其特征在于，所述步骤1破碎岩体试件制作装置包括四周约束装置、支撑装置以及锚固装置；四周约束装置底部设置支撑装置，四周约束装置内用于放置岩石试样，锚固装置用于对岩石试样进行锚固。3.如权利要求2所述的破碎岩体特性随钻测试与评价方法，其特征在于，所述四周约束装置包含前后、左右四个钢板，用于约束内部破碎岩体；所述支撑装置包含四个45
°
方向的横梁，横梁焊接在四周约束装置上，用于支撑上部所放的岩体。4.如权利要求3所述的破碎岩体特性随钻测试与评价方法，其特征在于，所述的岩石试样的上、下层为完整岩块、中层为破碎岩块；三个岩层的厚度比例可调节，模拟不同的破碎范围，三个岩层通过锚固件连接。5.如权利要求1所述的破碎岩体特性随钻测试与评价方法，其特征在于，所述步骤2破碎岩体钻进系统包括导向钻进单元和监测控制单元，导向钻进单元用于对破碎岩体试件进行钻进，同时对钻进过程中的钻进速度、钻头转速、钻头扭矩和钻进压力进行实时监测；所述破碎岩体钻进系统能够以恒钻进速度和恒钻头转速，或所述恒钻头转速和恒钻进压力进行钻进。6.如权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，翟大虎，江贝，高红科，吴文瑞，张修峰，任文涛，王帅，
申请(专利权)人：北京力岩科技有限公司，
类型：发明
国别省市：