[發明專利]地下工程圍巖數字鉆探實時分級方法

有效

• 申請號: 201810291307.X
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108519284B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 王琦;劉博宏;江貝;曾昭楠
• 申請（專利權）人: 山東大學;山東天勤工程科技有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/58
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

1.地下工程圍巖數字鉆探實時分級方法，其特征是，包括：

建立模型，具體建立隨鉆參數與巖體單軸抗壓強度關系模型，隨鉆參數與巖體破碎系數關系模型，等效單軸抗壓強度與圍巖位移關系模型；

在地下工程現場利用現場鉆進試驗獲得隨鉆參數，通過隨鉆參數與巖體單軸抗壓強度關系模型獲得巖體單軸抗壓強度，基于隨鉆參數與巖體破碎系數關系模型獲得巖體破碎系數，利用單軸抗壓強度修正公式由巖體單軸抗壓強度和巖體破碎系數獲得等效單軸抗壓強度，利用等效單軸抗壓強度與圍巖位移關系模型得到圍巖位移，根據圍巖位移進而對圍巖實時劃分等級；

所述利用單軸抗壓強度修正公式由巖體單軸抗壓強度和巖體破碎系數獲得等效單軸抗壓強度時，單軸抗壓強度修正公式為：K＝σ×m，其中σ為通過隨鉆參數與單軸抗壓強度關系模型得到的單軸抗壓強度，m為通過隨鉆參數與巖體破碎系數關系模型得到的巖體破碎系數，K為以單軸抗壓強度為基礎，考慮破碎程度對強度弱化作用的等效單軸抗壓強度；

所述等效單軸抗壓強度與圍巖位移關系模型在建立時，利用現場鉆進試驗獲得的隨鉆參數反推出每種巖體的等效單軸抗壓強度；

對不同巖性類別，不同強度等級，不同巖層組合的圍巖進行數值模擬試驗獲得不同條件下圍巖變形量；

將等效單軸抗壓強度與數值模擬得到的圍巖變形量和現場測量得到的圍巖變形量進行函數擬合，建立不同巖性類別，不同強度等級，不同巖層組合下等效單軸抗壓強度和圍巖位移的關系模型。

2.如權利要求1所述的地下工程圍巖數字鉆探實時分級方法，其特征是，所述隨鉆參數與巖體單軸抗壓強度關系模型在建立時，對巖體試樣進行鉆進試驗獲得隨鉆參數，建立隨鉆參數與巖體切削破碎能即鉆頭切削單位體積巖體所消耗的能量間的關系模型；

獲取巖體相應單軸抗壓強度，將實測單軸抗壓強度與巖體切削破碎能進行擬合分析，建立單軸抗壓強度與巖體切削破碎能的模型；

隨鉆參數與巖體切削破碎能間的關系模型及單軸抗壓強度與巖體切削破碎能的模型得到隨鉆參數與巖體單軸抗壓強度之間關系模型。

3.如權利要求1或2所述的地下工程圍巖數字鉆探實時分級方法，其特征是，所述隨鉆參數包括鉆進過程中的鉆進壓力、鉆進扭矩、鉆進速率和鉆進轉速。

4.如權利要求2所述的地下工程圍巖數字鉆探實時分級方法，其特征是，所述隨鉆參數與巖體切削破碎能間的關系模型建立時采用能量分析法但不限于該方法。

5.如權利要求2所述的地下工程圍巖數字鉆探實時分級方法，其特征是，所述隨鉆參數與巖體單軸抗壓強度關系模型在建立時，獲取巖體相應單軸抗壓強度時通過室內單軸壓縮試驗或現場點荷載試驗獲得。

6.如權利要求1所述的地下工程圍巖數字鉆探實時分級方法，其特征是，所述隨鉆參數與巖體破碎系數關系模型在建立時，針對不同破碎分布巖體進行鉆進試驗，獲取鉆進過程中的隨鉆參數，建立隨鉆參數與巖體破碎系數的響應關系，建立隨鉆參數與巖體破碎系數的關系模型。

7.如權利要求6所述的地下工程圍巖數字鉆探實時分級方法，其特征是，根據建立的隨鉆參數與巖體破碎系數的響應關系，利用無監督型聚類分析統計方法建立隨鉆參數與巖體破碎系數的關系模型。

8.如權利要求1所述的地下工程圍巖數字鉆探實時分級方法，其特征是，所述將等效單軸抗壓強度與數值模擬得到的圍巖變形量和現場測量得到的圍巖變形量進行函數擬合時采用多項式擬合、線性擬合、支持向量機或最小二乘法但不限于上述方法。