[發明專利]一種現場隧道實時圍巖分級系統及方法

在審

• 申請號: 201611260604.5
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106596896A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 許振浩;王文揚;蘇國舉;何樹江;高斌;宋貴杰;張文坤;周輪;朱興禮
• 申請（專利權）人: 山東大學;中鐵十四局集團第二工程有限公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N3/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及隧道工程測量領域，尤其涉及一種現場隧道實時圍巖分級系統及方法。

背景技術

工程巖體是指巖石工程影響范圍內的巖體，堅硬程度與完整程度是其固有的屬性。為判斷隧道圍巖的穩定性，指導安全施工，提高隧道施工過程中的經濟效應，實時圍巖分級成為隧道工程中必不可少的一個環節。根據《工程巖體分級標準》，隧道工程多采用修正后的BQ值對隧道圍巖進行分級。

在進行實施圍巖分級的過程中，將大量試樣取回進行室內試驗是一種分級手段。但室內試驗有其固有弊端。首先，室內試驗無法及時得到試驗數據的離散程度，導致離散度過高難以提供有效的施工及支護指導；第二，對多個隧道進行實時分級時，需取得大量試件帶回室內進行試驗，在地質條件相近的情況下，對試件的分組易出差錯，影響到試驗結果；第三，室內試驗的靈活性較差，若試件測試不合格需回到原位重取試件，造成工作效率較低。

針對上述問題，亟需一種設備和方法，以加快隧道實時圍巖分級的工作效率。

發明內容

本發明第一目的是提供一種現場隧道實時圍巖分級系統，該裝置整體結構簡單，方便移動，可降低試驗數據的離散度、更快速的得出圍巖質量指標，提高圍巖實時分級的指導效力。

本發明的第二目的是提供一種現場隧道實時圍巖分級方法，該方法給了針對現場施工，如何對隧道圍巖進行實施分級的過程，處理步驟簡單方便。

為了達成上述目的，本發明提供的第一個技術方案：

一種現場隧道實時圍巖分級系統，包括承載臺，承載臺承載測量尺、可對現場圍巖試樣進行點荷載試驗的點載荷試驗儀和用于確定圍巖軟弱結構面產狀的地質羅盤，測量尺、點載荷試驗儀與地質羅盤可拆卸設置于承載臺，承載臺與用于帶動承載臺移動的移動部件連接。

上述圍巖分級系統因移動部件的設置，帶動承載臺的移動，進而帶動測量工具移動到現場，承載臺上設置用于對隧道圍巖進行測量的點載荷試驗儀和地質羅盤等，通過測量件對隧道圍巖獲得巖體基本質量指標，提高了隧道圍巖分級工作的效率和靈活性，能夠對隧道掌子面附件巖體分級得到實時的反饋，有效保障施工安全性，提高工程的經濟效應。

為了對掌子面隧道圍巖進行定性劃分，所述承載臺還承載手錘和照明燈，照明燈在燈光條件不足的情況下進行使用，照明燈自備電源蓄電池。

所述承載臺表面開有置物槽，置物槽為凹槽設于承載臺上，所述地質羅盤設于置物槽內，為了更好地對地質羅盤、手錘等的固定，凹槽的形狀根據地質羅盤、手錘和照明燈的形狀進行設置，這樣置物槽可以設置有多個，在每個置物槽內部設置橡膠墊，保證緩沖作用，避免對地質羅盤、手錘等造成振蕩損壞；或者，置物槽設置一個，置物槽內設置多個隔板，由隔板對各個部件的位置進行限定。

在本發明第二實施例中，所述承載臺表面設置豎桿，在豎桿頂部設置掛鉤，所述地質羅盤、手錘和照明燈通過掛鉤掛于豎桿上，避免承載臺在移動過程中，照明燈或者手錘的意外脫落。

所述承載臺的一側呈框型的方向把手，方向把手豎直設置，高度在60cm～80cm之間以便于手持，方向把手頂部彎折設置，彎折方向朝向承載臺外部設置。

為了對點載荷試驗儀進行固定，所述點載荷試驗儀的底部安裝有鋼板，鋼板尺寸大于點載荷試驗儀的尺寸，鋼板通過緊固件與所述承載臺固定，緊固件為螺栓，在承載臺上設置螺栓孔。

為了對測量尺進行固定，所述測量尺焊接固定于所述承載臺上表面且靠近承載臺的邊緣設置，所述測量尺設于所述點載荷試驗儀的一側，為方便測量，測量尺可通過支架設于承載臺上，具有設定的高度。

所述移動部件設置自鎖機構，若移動部件是萬向輪，則萬向輪為可鎖止的萬向輪，當然移動部件也可以是其他的如履帶。

本發明提供的第二方案是：

一種現場隧道實時圍巖分級方法，該方法的具體步驟如下：

1)通過錘擊及肉眼觀測，對掌子面附近圍巖進行定性劃分，確定地下水狀態修正系數K1，并記錄地下水狀態修正系數K1，最好記錄于計算機中便于進行數據分析；

2)統計體積節理數Jv、結構面組數Jn和巖體完整性系數Kv，三者根據《公路隧道設計細則》表6.2.5-2確定，用地質羅盤測量軟弱結構面產狀，確定軟弱結構面產狀影響修正系數K2，并記錄軟弱結構面產狀影響修正系數K2于計算機中；

3)根據《公路隧道設計細則》及施工設計圖紙相關資料確定初始地應力狀態修正系數K3，并記錄至計算機；