[发明专利]一种岩体开挖扰动区的预测方法以及相关设备

说明书

本发明实施例提供了一种岩体开挖扰动区的预测方法及相关设备，可以提高岩体开挖扰动区的预测精度。该方法包括：对目标岩体进行超声波测试以及钻孔摄像观测，以得到第一波速孔深曲线、第二波速孔深曲线、第一钻孔壁图像以及第二钻孔壁图像；根据第一波速孔深曲线以及第二波速孔深曲线确定第一P波速度以及第二P波速度；根据第一钻孔壁图像以及第二钻孔壁图像确定岩体质量等级系统参数的第一初始值以及第二初始值；根据第一P波速度以及第二P波速度对第一初始值以及第二初始值进行校核修订；根据校核修订后的第一初始值以及校核修订后的第二初始值确定目标岩体的力学参数；根据目标岩体的力学参数对目标岩体所对应的开挖扰动区进行预测。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种岩体开挖扰动区的预测方法以及相关设备。

背景技术

地下工程中的开挖损伤区(Excavation Damage Zone，EDZ)是指开挖后岩体力学和水力性质发生可测量和不可逆转变化的区域。EDZ范围是优化深部洞室开挖支护方案的重要参数。与传统的工程实践和经验方法相比，基于EDZ范围的支护设计可大幅降低支护成本。因此，准确预测深部洞室开挖过程中的EDZ范围对深部地下岩体工程项目具有重要意义。

许多现场测量技术都已经成功应用于深部工程实践中的EDZ测量，其中，超声波测试和钻孔相机观测是应用最为广泛的测量技术。超声波测试获得岩体的P波速度(V_p)可间接反映岩体内部宏观节理发育引起的岩体结构变化，钻孔数码相机可以直观捕捉开挖过程中的岩体内部结构变化。

然而，在复杂深部地下结构中，如高边墙、大跨度洞室和长大隧道工程，由于经济、时间以及现场条件等诸多限制条件，这些原位测量技术只能测量特定测点或断面周围岩体中的EDZ范围，获取不完整的测量数据，进而造成EDZ范围的预测不准确。

发明内容

本发明实施例提供了一种岩体开挖扰动区的预测方法及相关设备，可以提高岩体开挖扰动区的预测精度。

本发明实施例的第一方面提供了一种岩体开挖扰动区的预测方法，该方法包括：

对目标岩体进行超声波测试以及钻孔摄像观测，以得到所述目标岩体初始状态的第一波速孔深曲线、所述目标岩体开挖状态的第二波速孔深曲线、所述目标岩体初始状态的第一钻孔壁图像以及所述目标岩体开挖状态的第二钻孔壁图像；

根据所述第一波速孔深曲线以及所述第二波速孔深曲线确定所述目标岩体初始状态的第一P波速度以及所述目标岩体开挖状态的第二P波速度；

根据所述第一钻孔壁图像以及所述第二钻孔壁图像确定岩体质量等级系统参数的第一初始值以及第二初始值，所述第一初始值为所述目标岩体初始状态时所述岩体质量等级系统参数的参数值，所述第二初始值为所述目标岩体开挖状态时所述岩体质量等级系统参数的参数值；

根据所述第一P波速度以及所述第二P波速度对所述第一初始值以及所述第二初始值进行校核修订；

根据校核修订后的所述第一初始值以及校核修订后的所述第二初始值确定所述目标岩体的力学参数；

根据所述目标岩体的力学参数对所述目标岩体所对应的开挖扰动区进行预测。

可选地，所述岩体质量等级系统参数包括岩芯指标、节理组数、节理粗糙度系数、节理蚀变系数、节理水折减系数以及地应力折减系数，所述根据所述第一钻孔壁图像以及所述第二钻孔壁图像确定岩体质量等级系统参数的第一初始值以及第二初始值包括：

通过如下公式计算所述岩芯指标：

其中，L为钻孔总长度，l_i为无宏观裂缝的钻孔分段，a_i为第i个无宏观裂缝的钻孔分段的权重系数；