[发明专利]破碎岩体特性随钻测试与评价方法

说明书

本发明涉及岩土工程勘察技术领域，尤其涉及一种破碎岩体特性随钻测试与评价方法，所述破碎岩体特性随钻测试与评价方法采用破碎岩体随钻试验系统对破碎岩体进行室内钻进试验得到随钻参数，根据建立的岩体强度随钻测试模型得到破碎岩体等效抗压强度，并根据破碎岩体和完整岩体的等效抗压强度建立基于随钻参数的等效强度随钻弱化系数计算公式，进行现场钻进试验，根据得到的等效强度随钻弱化系数对现场岩体的破碎程度进行评价，同时根据随钻参数和等效抗压强度波动的范围和波动的程度，定量评价破碎岩体的破碎范围。

技术领域

本发明涉及岩土工程勘察技术领域，尤其涉及破碎岩体特性随钻测试与评价方法。

背景技术

随着深部煤矿巷道的开挖，巷道周围常出现围岩松散破碎现象，导致围岩强度降低，巷道难以支护，进而导致围岩大变形、顶板冒落等灾害事故发生，因此获取破碎岩体的强度，进而获取岩体破碎范围和破碎程度对地下工程设计极为重要。

而目前对于破碎岩体强度指标的获取，由于常规单轴压缩试验需进行现场取芯并运送至实验室进行测试分析，周期长，成本高，且点荷载试验需取芯进行强度测试，而破碎严重的岩体无法进行岩样取芯，导致常规的单轴压缩试验、点荷载试验无法实现对破碎岩体强度的测量，因此，目前缺少一种定量评价岩体破碎程度的指标和快速有效的测试破碎岩体强度，进而获取岩体破碎程度和破碎范围的试验方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一发明目的提供一种破碎岩体特性随钻测试与评价方法；该方法利用监测到的钻进速度、钻头转速、钻进扭矩、钻进压力等随钻参数和建立的岩体强度随钻测试模型，对破碎岩体的等效抗压强度进行计算，并且提出了基于随钻参数的等效强度随钻弱化系数，对岩体的破碎程度进行定量评价，同时根据随钻参数和等效抗压强度波动的范围和波动的程度，可定量评价破碎岩体的破碎范围。

本发明的第二发明目的提供一种破碎岩体性质数字钻进试验系统，可以制作不同岩性、不同破碎程度、不同破碎范围的破碎岩体，同时具有监测与控制随钻参数的功能。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的实施例提供了一种破碎岩体特性随钻测试与评价方法，包括如下步骤：

步骤1：自下而上依次将下层完整岩块、破碎岩块、上层完整岩块放入破碎岩体试件制作装置中，通过锚杆固定，形成破碎岩体试件；

步骤2：将破碎岩体试件放置于试验台上，并固定，使用破碎岩体钻进系统对破碎岩体进行数字钻进试验，监测随钻参数随钻进深度的变化情况；

步骤3：将监测的随钻参数带入岩体强度随钻测试模型，得到破碎岩体的等效抗压强度；

步骤4：根据破碎岩体与完整岩体等效抗压强度，建立基于随钻参数的等效强度随钻弱化系数计算公式；

步骤5：将建立的等效强度弱化系数用于现场试验，结合随钻参数、等效抗压强度和等效强度随钻弱化系数定量评价破碎岩体的破碎程度和破碎范围。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

1.本发明提出的破碎岩体特性随钻测试与评价方法，该方法利用破碎岩体试件制作装置制作了不同岩性、不同破碎程度、不同破碎范围的破碎岩体，并通过开展室内数字钻进试验，利用监测到的钻进速度、钻头转速、钻进扭矩、钻进压力等随钻参数和建立的岩体强度随钻测试模型，对破碎岩体的等效抗压强度进行计算。本发明可通过直接进行钻进获取破碎岩体的等效抗压强度，克服了常规试验方法破碎岩体取芯困难或者无法取芯的问题。

2.本发明提出的破碎岩体特性随钻测试与评价方法可以制作不同岩性、不同破碎程度、不同破碎范围的破碎岩体，用于进行不同类型的数字钻进试验；同时具有监测与控制随钻参数的功能。

3.本发明提出了基于随钻参数的等效强度随钻弱化系数，可实现对岩体的破碎程度的定量评价。