[发明专利]一种测试岩石坚硬程度的人工智能锤及其构建方法

说明书

本发明公开了一种测试岩石坚硬程度的人工智能锤及其构建方法，涉及岩土工程技术领域，所述人工智能锤的锤击模块在电磁斥力的作用下运动锤击待测岩石，数据存储和处理模块用于根据智能传感器模块传输的岩石锤击反弹能量损失参数数值与锤击总能量参数数值计算岩石强度R值；进而判断待测岩石坚硬程度估计值Q₁；根据音频数据和湿度值与预先存储的多个坚硬程度的岩石音频信息和湿度值对比，确定待测岩石坚硬程度估计值Q2和Q3，结合Q₁、Q₂和Q₃的权重关系，确定待测岩石坚硬程度。本发明具有直观量化、方便携带、操作简单、测量快速的优点。可在现场进行实时快速测定岩石坚硬程度，无需对待测岩石进行取样加工，更具有实用价值。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种测试岩石坚硬程度的人工智能锤及其构建方法。

背景技术

水工隧洞与地下工程施工过程中，围岩分级参数的获取方法直接影响围岩分级结果的准确性。岩石坚硬程度是隧洞围岩分级的基本指标之一，对岩石坚硬程度的获取有定性和定量方法。定量法主要通过室内岩石试验，采集单轴饱和抗压强度或标准点荷载强度指数，但测试设备过于笨重，测试费用高且时效性差，难以全面客观实时反映隧洞围岩真实的坚硬程度。隧洞施工过程中，岩石坚硬程度的现场获取方法一般仅通过岩性、风化程度等定性判别，即：依据围岩锤击难易程度、锤击声、吸水反应和手触感觉等。该方法依赖于现场地质人员的专业知识和丰富经验，容易出现较大误差，并且对非专业人员实施难度较大，使得围岩坚硬程度的现场判断存在很大不确定性。

当前，常规的岩石坚硬程度测定方法都存在较多局限性，如何确保隧洞工作人员在施工现场高效、快速、准确地获取岩石坚硬程度定量值，继而进行岩石质量分级、判断岩石风化程度，是当前岩土工程技术领域存在的一个技术难题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种测试岩石坚硬程度的人工智能锤及其构建方法，本发明解决了隧洞岩石质量定性划分所存在的人为主观性影响大、经验专业性要求高、测试结果非定量等问题，该测试方法能在施工现场快速得到量化的岩石坚硬程度值。

本发明提供了一种测试岩石坚硬程度的人工智能锤，包括：

数据存储和处理模块、智能传感器模块、触发调节器和锤击模块；

所述数据存储和处理模块与智能传感器模块、触发调节器分别相连；所述触发调节器还与所述锤击模块、所述智能传感器模块分别相连；

所述触发调节器，用于调节电磁斥力和控制智能传感器模块；

所述锤击模块，用于在电磁斥力的作用下运动锤击待测岩石；

所述智能传感器模块，用于测量岩石锤击反弹能量损失参数数值和锤击总能量参数数值；并将所述岩石锤击反弹能量损失参数数值和锤击总能量参数数值发送至数据存储和处理模块；

所述智能传感器模块，还用于记录当所述锤击模块运动到待测岩石锤击面时的音频数据，并将音频数据传输到数据存储和处理模块；

所述智能传感器模块，还用于测量待测岩石结构表面的湿度值；并将湿度值传输到数据存储和处理模块；

所述数据存储和处理模块，用于根据智能传感器模块传送的岩石锤击反弹能量损失参数数值和锤击总能量参数数值计算岩石强度R值；根据岩石强度R值判断待测岩石坚硬程度估计值Q₁；

所述数据存储和处理模块，还用于将智能传感器模块传送的音频数据和预先存储的多个不同强度级别岩石的音频数据相比对，将与所述智能传感器模块传送的音频数据相似度最高的预先存储的音频数据所对应的岩石坚硬程度作为待测岩石坚硬程度估计值Q₂；