[發明專利]用于巖體性質評定的隨鉆檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202210036613.5
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114383959A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 童世杰;蘭鵬波;楊玉冰;許翠紅;黃飛龍;王大鵬;黃寶田;吳天雄
• 申請（專利權）人: 安徽惠洲地質安全研究院股份有限公司
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32;G01N3/06;G01H17/00
• 代理公司: 銅陵市嘉同知識產權代理事務所(普通合伙) 34186
• 代理人: 吳晨亮

1.用于巖體性質評定的隨鉆檢測裝置，其特征是，包括：管體(1)；內置于管體的探管(2)；加速度傳感器(3)，所述加速度傳感器內置于探管的中部；數據處理模塊(4)，所述數據處理模塊對加速度傳感器采集的信號進行處理。

2.如權利要求1所述的用于巖體性質評定的隨鉆檢測裝置，其特征是，還包括：無線傳輸裝置(5)，所述無線傳輸裝置內置于探管的另一端用于將數據處理模塊處理后的信號傳給顯示終端。

3.如權利要求1所述的用于巖體性質評定的隨鉆檢測裝置，其特征是，所述管體內設有與探管配合的卡環(6)。

4.如權利要求1所述的用于巖體性質評定的隨鉆檢測裝置，其特征是，所述管體的兩端設有與鉆桿螺紋連接的螺紋接口，所述管體的直徑與鉆桿的直徑相同。

5.用于巖體性質評定的方法，其特征是，包括以下步驟：將如權利要求1-4任一所述的隨鉆檢測裝置替換一節鉆桿裝在鉆機上進行隨鉆測量，每次測量時加速度傳感器采集一定時長鉆頭鉆進信號；通過數據處理模塊對采集到的信號進行分段EEMD，分解出不同模態的IMF分量；對各IMF分量能量并進行歸一化處理和奇異值分解來構建特征向量，總結工程巖體性質與特征向量之間對應關系，評定鉆遇工程巖體性質。

6.如權利要求5所述的用于巖體性質評定的方法，其特征是，所述分段EEMD包括以下步驟：(1)、在原始信號X(t)中多次添加均值為0、標準差為ε(ε為常數)的高斯白噪聲n_i(t)，即:x_i(t)＝x(t)+n_i(t) (1)其中，X_i(t)為第i次加入高斯白噪聲的信號；(2)、對各x_i(t)分別進行EMD，得到若干個IMF分量C_ij(t)和1個余項r_i(t)；(3)、重復步驟(1)和步驟(2)計算N次，對分解出的IMF分量進行平均運算，其中，c_ij(t)為第i次加入白噪聲后，分解得到的第j個IMF分量；c₁(t)，c₂(t)，…，c_j(t)依次為從高頻到低頻的IMF分量；(4)、抽取第j個IMF分量，終止條件采用標準差S_d控制，EEMD最終結果可表示為：

7.如權利要求6所述的用于巖體性質評定的方法，其特征是，所述對各IMF分量進行歸一化處理包括以下步驟：(1)、對非線性非平穩原始信號進行EEMD分解，選取具有特征信息的k個IMF分量；(2)、求取每個特征IMF能量E_j，(3)、對包含主要特征k個IMF能量E_j歸一化處理，構建特征向量P，表示為：

P_j＝E_j/E (7)

P＝[P₁，P₂，P₃，...，P_k] (8)。

8.如權利要求6所述的用于巖體性質評定的方法，其特征是，所述奇異值分解具體步驟如下：(1)對非線性非平穩原始信號進行EEMD分解，選取具有特征信息的k個IMF分量；

(2)、k個特征信息的IMF分量分別為c₁，c₂，...c_k，構成特征k*n階的輸入矩陣A；

(3)、對矩陣A進行SVD如下：

其中，U∈R^k*k、V∈R^n*n均為正交均值，∑_r＝diag(σ₁，σ₂，...，σ_r)，σ_j(j＝1，2，3，...，r)稱為A的奇異值，且σ₁≥σ₂...≥σ_r，r(r≤min(k，n))是矩陣A的秩，u_j、v_j分別是方陣AA^T和A^TA的第j個特征向量。