[发明专利]地下工程智能数字钻探测试系统与实时分析方法

说明书

本公开提出了地下工程智能数字钻探测试系统与实时分析方法,该系统包括导向钻进装置、测试配套装置、动力系统和监控系统，能够实现复杂地质条件地下工程围岩全方位、多角度、深层次钻探。导向钻进装置配套数字解析钻头与自动装拆钻杆装置，可实现围岩精准高效钻进；测试配套装置配有液压旋转器与调节式履带，可实现导向钻进装置在水平与垂直面360°旋转以及在复杂条件路段中的自由行走；监控系统可实现智能钻探协同控制。本公开能够随钻实时获取岩体参数、岩层区域、地质状况等信息，得到地质区域状况分布图，并实时传输至云平台进行远程监测，为地下工程支护合理设计优化定量依据的精确获取提供了智能设备与分析方法，具有重要的科研与工程意义。

技术领域

本公开涉及地下探测相关技术领域，具体的说，是涉及一种地下工程智能数字钻探测试系统与实时分析方法,尤其适用于矿山、交通、隧道、水利水电、基坑、市政、国防等地下工程与边坡工程领域。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

随着我国经济不断发展，地下工程建设量不断增加，工程建设中越来越多的遇到复杂地质条件，因此，围岩支护参数的选择与进行不良地质状况预测就显得尤为重要。发明人发现，现有的岩石物理力学参数主要通过现场钻孔取样试验方法获取，由于现场地质条件复杂，在进行钻孔取样时，有时遇到破碎严重围岩时无法取出岩样进行室内物理力学性质研究，即使在较为完整条件下取出岩样后还需要经过一系列试验过程，并且现有方法存在以下缺点：

1、取样完成到室内试验开始前，需要运输、切割打磨、保存等阶段，这些过程时间过长，浪费时间，影响设计方案确定，延误工期。

2、现场取样只能针对围岩支护条件较好的地段，无法获取破碎等地质条件差的地段，不能准确地探测岩石物理力学参数，影响支护设计的准确性。

3、现场岩样在运输、制作标准试件过程中易受风化等影响，岩石性状已经发生改变，得到数据不能准确反映当地岩石初始物理性质及力学参数。

4、所取岩样已经脱离了原始的环境应力、温度、湿度等约束条件，特别是对原岩区的取样，不能很好的代表岩体本身的特性。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了地下工程智能数字钻探测试系统与实时测试方法,包括提供动力的动力系统、实现监控的监测控制系统以及分体设置在行走机构上的导向钻进装置和测试配套装置，通过将用于钻探的装置分体设置在行走机构上，实现钻探现场装置灵活钻探，同时在导向钻进装置上设置传感器，通过监测控制系统实现围岩数字钻探系统协同控制，进行不良地质状况预测与随钻参数实时监测分析。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了一种地下工程智能数字钻探测试系统，包括行走机构、动力系统和监控系统，设置在行走机构上的导向钻进装置与测试配套装置；

导向钻进装置用于实现现场围岩钻探；动力系统与导向钻进装置连接用于为围岩钻探提供动力；测试配套装置用于调整导向钻进装置的钻探位置、钻探方向和角度；监测控制系统包括与导向钻进装置和测试配套装置连接的监控主机，以及设置在导向钻进装置上的传感单元，传感单元用于在钻探过程中实时监测随钻参数及地质状况数据，监控主机实现围岩钻探协同控制及随钻参数实时监测分析。

基于上述所述的地下工程智能数字钻探测试系统的岩体实时测试方法，包括如下步骤：

获取钻探位置的地质状况数据，对现场围岩进行钻探测试，实时监测钻进深度方向上围岩的随钻参数；

根据获得的随钻参数获得岩体力学参数；

根据获得的地质状况数据，获得钻探位置的围岩破碎及裂隙发育情况，确定钻进过程中不同岩层类别；

根据获得的岩体力学参数与钻进过程中识别的不同岩层类别，确定不同岩层区域。