[发明专利]一种围岩松动圈的测试方法及测试设备

说明书

技术领域

本发明涉及围岩松动圈的测试，尤其涉及围岩松动圈的测试方法及测试设备。

背景技术

地下硐室围岩开挖存在松动圈是一个普遍现象，主要来源于松动圈中破裂岩体的体积膨胀，而地下硐室支护的对象主要是松动圈形成中的碎胀变形，松动圈越厚，围岩变形力越大，支护越困难。到目前为止，松动圈分布情况都是靠现场实测得到的。

松动圈实测方法很多，大体可分为两大类：一类是直接观察比较法，另一类是物理方法。

（1）直接观察比较法常用的包括：钻孔潜望镜法、观钻孔电视法、钻孔取心法、多点位移计法等。

钻孔潜望镜法：通过带光源的光学棱镜系统直接观测或照相记录孔壁延时状态来判别松动圈范围。岩石潜望镜带有电光源和倾斜反射镜，可深入钻孔观察，同时岩石潜望镜带有照相机，可以把围岩裂缝照下来加以分析比较判别松动圈范围。

观钻孔电视法：通过特制的孔内摄像机传给地面电视，然后观察记录孔壁岩石状态来判别破碎区范围。它是将测得的探头所处的深度值转化为数字量后再进行编码，并与摄像机拍摄的视频图像信号同步进入动态字符叠加器中，再由字符叠加器将深度数值与视频图像信号进行叠加后，以视频信号方式输出到录机中进行同步记录或在显示器上，进行实时监视。该方法的特点是：适用范围非常广泛，不仅可于各种方向的钻孔如垂直、倾斜、水平钻孔等；探测结果清晰、直观，观察也具有一定的空间效果，符合人眼观察习惯；此外，该设备体积小、重量轻、携带方便、操作简单，只需进行简单连接便可直接进行操作。

钻孔取心法：将钻孔岩心由浅至深顺序排列，经比较确定。该方法虽简单、方便、直观、实用，但对于软弱或破碎岩体，钻孔取芯率相对较低时，很难较完整、准确地获得钻孔内的地质资料，给松动圈判别带来一定难度。

多点位移计法：利用破裂区内测点位移或位移波速突变，经比较确定松动圈范围。该方法通常是在开挖抵达欲测断面前就埋好多点位移计，才能达到较好效果。多点位移计测试方法的优点是测试数据可靠，但缺点是观测工作量大；仪器为一次性消耗，费用高，精度较差，所需时间也相对较长。

（2）物理方法常用的包括形变电阻率法、声测法、和地质雷达实测法等。

形变电阻率法：是利用各种岩石的到电阻率不同、而同类岩石的电阻率随节理、裂隙、孔隙情况不同而不同的原理判别松动圈的范围。该方法优点是布点测量方便、测试范围大、观测简单、快速经济、不破坏岩体原有状态，并可以一次布设若干组电极分段（区）观测，还可以长期定时观测。缺点是对仪器精度要求较高，需要良好的电极布置的技术要求高。

声测法：是利用各类岩石中声波速度不同，且同种岩石随破裂程度增加声速降低原理来判定松动圈范围。声波的波速随介质裂隙发育、密度降低、声阻抗增大而降低，随应力增大、密度增大而增加。因此，测得的声波波速高则说明围岩完整性好，波速低说明围岩存在裂缝，围岩有破坏发生。测出距离围岩表面不同深度的岩体波速值，作出深度和波速曲线，然后再根据有关地质资料可推断出被测试硐室的围岩松动圈厚度。该方法的优点是测试技术成熟可靠，原理简单，仪器便宜可以重复使用。存在的主要问题是，在测试中，经常要提供风和水管，工作量较大。

地质雷达实测法：是利用雷达产生高频短脉冲电磁波和能量向岩体介质内发射，利用岩体介质中节理、裂隙断裂等界面上的反射波不同来探测裂缝的位置，判别松动圈范围。地质雷达法测试的优点是不需钻孔，精度、效率和分辨率高，灵活方便，剖面直观，测试快速，现场即可得到裂缝位置图，得出松动圈范围；其缺点是仪器昂贵。

这些实测方法中最为常见的是声测法，但近几年来探测雷达实测法也用的越来越多。

发明人在实现本发明的过程中，发现目前的围岩松动圈的实测方法都比较费时费力而且测试费用昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种围岩松动圈的测试方法，操作简单并能够较为准确地测试出围岩松动圈的厚度。

为解决上述技术问题，本发明围岩松动圈的测试方法所采用的技术方案为：

一种围岩松动圈的测试方法，包括：沿垂直于围岩侧壁的方向，向围岩中打钻孔；在预定的时间段和压力条件下，向所述钻孔中的至少两个预定孔段注入压力流体，并分别记录在所述预定的时间段和压力条件下向每个预定孔段注入的流体的流量；根据向所述至少两个预定孔段注入的流体的流量差异，确定出围岩松动圈的厚度。