[發明專利]適用于隧道圍巖質量分級及風化程度判別裝置及方法

在審

• 申請號: 201811020975.5
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109374456A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 薛翊國;孔凡猛;李術才;李廣坤;邱道宏;蘇茂鑫;周炳樺;公惠民
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N3/40
• 分類號: G01N3/40
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明公開了一種適用于隧道圍巖質量分級及風化程度判別裝置及方法，本發明能夠快速采集巖體表面硬度和彈性縱波波速兩個參數，并以人工智能為基礎，采用全自動數據處理系統分析所獲得的參數數據，并依據所存在的經驗公式以及地下水、結構面產狀和初始應力等修正系數，可實現隧道圍巖質量快速定量分級和風化程度判別，具備易于操作、高效快速、結果精準等優點。該裝置實現了隧道圍巖質量分級自動化與一體化，解放了人力，受人為主觀性影響小，專業經驗背景依賴程度低，解決了隧道工作人員難以在施工現場高效、快速地進行巖體分級以及準確判斷巖體風化程度的技術難題。

技術領域

本發明涉及一種適用于隧道圍巖質量分級及風化程度判別裝置及方法。

背景技術

目前，中國已建成世界上最大的高鐵網，其中半數以上為高鐵隧道。此外，國內多條海底隧道正處于規劃施工階段，多座城市已經規劃地鐵建設。因此，我國正處于隧道建設的高峰時期。在隧道工程中，將隧道圍巖劃分成若干個等級，評價巖體質量，從而確定巖體穩定性，為隧道工程設計及施工提供必要的參數，是隧道施工建設不可或缺的工作。工程巖體分級標準，采用了定量指標和定性劃分兩種方法；其中定量指標采用巖石飽和單軸抗壓強度和巖體完整程度兩個參數確定，該指標需采集樣品進行實驗室測試，耗費大量時間且實驗要求較高，不能現場快速地進行隧道圍巖質量分級。而定性劃分主要依據為圍巖堅硬程度、回彈程度、錘擊難易程度、吸水反應和手觸感覺。該方法雖然簡單直觀，但受人為主觀性影響較大，不同經驗背景人員容易出現較大的誤差。尤其在判別巖體風化程度時，非地質專業人員存在較大困難。因此，如何使隧道工作人員在施工現場高效、快速地進行巖體質量分級以及準確的判斷巖體風化程度是當前存在的一個技術難題。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種適用于隧道圍巖質量分級及風化程度判別裝置及方法，本發明解決了隧道圍巖質量分級所存在的過程緩慢、相關經驗要求高以及受人為主觀性影響大等諸多問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種適用于隧道圍巖質量分級及風化程度判別裝置，包括數據采集裝置和綜合數據處理及顯示裝置，其中：

所述數據采集裝置包括：

巖體硬度參數采集模塊，被配置為快速獲取巖體表面硬度參數；

完整程度參數采集模塊，被配置為向巖體發射聲波；

無線數據傳輸模塊，被配置為將所采集的參數數據無線傳輸至數據處理系統；

遠程控制模塊，被配置為實現遠程操控數據采集裝置工作；

所述綜合數據處理及顯示裝置包括：

無線數據接收模塊，被配置為接收數據采集裝置輸出的數據；

完整程度參數數據接收及轉換模塊，被配置為接收完整程度參數采集模塊所發射的聲波并將其轉換成電信號后傳輸至數據處理系統；

所述數據處理系統，被配置為在接收到巖體表面硬度參數和巖體縱波波速數據后，分析獲得隧道圍巖質量等級劃分及風化程度判別結果；

所述成果顯示系統，被配置為顯示數據處理系統處理后的巖體質量分級及風化程度劃分結果。

進一步的，所述巖體硬度參數采集模塊通過一定質量沖擊體在一定力作用下沖擊巖體表面，測量沖擊體距離巖體設定范圍內的沖擊速度和回跳速度比值，從而獲取巖體硬度參數。

進一步的，所述完整程度參數采集模塊采用發射換能器，選擇適合的儀器參數后，向巖體發射聲波。

進一步的，所述無線數據傳輸模塊采用無線傳輸方式，實時將采集的隧道巖體表面的硬度參數數據傳輸至數據處理系統。