[发明专利]一种钻孔内地质参数测试方法及智能化装置

说明书

本发明公开了一种钻孔内地质参数测试方法及智能化装置，包括如下步骤：划分地层岩性；通过地质钻探取芯；通过图像识别传感器采集地层岩性图像，在系统中输入对应的岩性名称，建立岩芯图像识别准则；将三维摄像传感器、图像识别传感器缓慢放入钻孔中，并采用数据处理软件系统自动记录图像识别传感器所处深度；三维摄像传感器在钻孔中对钻孔岩层边壁进行三维摄像，影像通过数据传输线传入数据处理软件系统中；数据处理软件系统自动识别结构面三维位置并自动获取结构面产状、自动计算RQD值、自动识别地层岩性、自动生成岩性柱状图。采用本发明的技术方案可进行RQD自动计算、岩性自动识别、岩性柱状图自动生成、结构面产状自动获取。

技术领域

本发明属于地下工程技术、地质学、钻探工程等领域，涉及一种适用于钻孔内地质参数智能化获取的方法及装置。

背景技术

地层岩性、岩石质量指标(RQD)、岩性柱状图、结构面(层面/裂隙)产状是勘察过程中基本的地质信息。地质人员通过钻探获取的地质岩芯获得地层岩性、RQD、岩性柱状图等信息。

在现有技术中，东北大学的CN112241711A公开了一种从钻孔岩芯照片中识别RQD的智能方法，涉及岩石工程技术领域。该方案利用矿山钻孔岩芯图像具有数据规整、体量大等特点，充分发挥深度学习的优势，通过Mask？RCNN深度学习网络对单排岩芯图像进行识别，实现RQD的自动快速编录，同时消除人为因素造成的误差。基于深度学习的方法可以充分利用地勘阶段获取的钻孔岩芯图像数据，实现对工程岩体质量的精细化表征，得到不良地质体的空间分布与揭露情况，为工程岩体稳定性分析乃至治理防护提供依据。

另有，长江水利委员会长江科学院的CN112504838A公开了一种搭载于TBM的岩石力学综合试验及信息评价系统，包括岩石力学综合试验系统及信息评价系统。该方案将系统化设计的岩石力学试验搭载于TBM，可实现随时停机进行超前钻孔取心探测，由取心获取岩石标准试件并进行岩石力学综合试验；首次将水压致裂法地应力试验搭载于TBM掘进近场探测。基于上述试验数据，通过构建信息评价系统可给出TBM近场一手的岩石(体)物理参数、地应力场特征参数、基本质量指标、岩体质量指标等，以及更为全面、准确的TBM掘进安全性评价、可掘性评价，并结合TBM信息给出施工预测和建议。

但是目前依然存在未解决的技术问题，主要是在钻探过程中会导致岩芯破碎，当破碎的岩芯长度小于10cm时，则这段岩芯长度不计算RQD值，因此当前通过岩芯计算RQD存在一定误差。另外，钻探的岩芯较难得到地层内结构面(包括节理裂隙面、层面等)的产状信息。因此，需要解决如何快速准确获取上述四类基本地质信息的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过钻探孔，进行RQD自动计算、岩性自动识别、岩性柱状图自动生成、结构面产状自动获取的智能化方法及设备。

本发明是这样实现的：

一种钻孔内地质参数测试方法及智能化装置，该方法采用一种智能化装置，该装置包括三维摄像传感器、图像识别传感器、数据传输线及数据处理软件系统；该方法包括如下步骤：

1)将地层中从上至下存在的岩性分为1-1，1-2，1-3，……，1-i；通过地质钻探，在地层中获取的从地面至钻孔底部的岩芯，其地层岩性名称从上至下依次记录为1-1，1-2，1-3，……，1-i；

2)通过图像识别传感器采集地层岩性1-1，1-2，1-3，……，1-i图像，并在数据处理软件系统中输入对应的岩性名称，建立岩芯图像识别准则；

3)提取岩芯后留下一个钻孔，将三维摄像传感器、图像识别传感器缓慢放入钻孔中，并采用数据处理软件系统自动记录图像识别传感器所处深度；

4)三维摄像传感器在钻孔中对钻孔岩层边壁进行三维摄像，影像通过数据传输线传入数据处理软件系统中；

5)数据处理软件系统自动识别结构面三维位置并自动获取结构面产状；