[发明专利]利用岩石切削强度快速确定岩体普通强度参数的方法

权利要求书

1.利用岩石切削强度快速确定岩体普通强度参数的方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：

步骤1、对岩石进行场地旋转触探测试，获得旋转触探数据；

步骤2、对步骤1获得的数据进行处理，得到各地层的旋转触探钻进参数的平均值，包括旋转扭矩的平均值和钻进压力的平均值；

步骤3、利用步骤2得到的钻进参数计算出岩石中各地层的切削强度；

步骤4、利用步骤3得到的岩石中各地层的切削强度计算岩石中各地层的抗压强度、弹性模量、内摩擦角和粘聚力。

2.如权利要求1所述的利用岩石切削强度快速确定岩体普通强度参数的方法，其特征在于，步骤1中，所述场地旋转触探测试包括测试旋转触探钻头匀速贯入地层中随深度连续变化的压力即钻进压力，单位为MPa；旋转扭矩，单位为MN·m；并记录钻头钻进过程中切削接触面积，单位为m²；旋转触探钻头底面半径，单位为m。

3.如权利要求1所述的利用岩石切削强度快速确定岩体普通强度参数的方法，其特征在于，步骤2的具体过程如下：

根据步骤1得到的旋转触探实测数据，绘制随地层深度变化的旋转触探钻进压力和旋转扭矩的测试曲线，并根据测试曲线形态划分地层，判定地层岩性名称，计算出各地层旋转触探钻进参数的平均值，包括：各地层旋转触探钻进压力平均值，单位为MPa；各地层旋转触探钻头旋转扭矩平均值，单位为MN·m。

4.如权利要求1所述的利用岩石切削强度快速确定岩体普通强度参数的方法，其特征在于，步骤3中，各地层的切削强度的计算方法为：

式(1)中，S为钻头钻进过程中切削接触面积，P为钻进压力，M为旋转扭矩，R为钻头的底面半径，R_M为切削强度；在钻头切削刃完全钻进情况下，针对角片钻头和麻花钻头认为S为圆锥的侧面积，对于角片钻头S＝2000.95mm²；对于麻花钻头S＝1193.29mm²；对于空心钻头认为S为圆环的面积，S＝30.35mm²。

5.如权利要求1所述的利用岩石切削强度快速确定岩体普通强度参数的方法，其特征在于，步骤4中，岩石中各地层的抗压强度、弹性模量、内摩擦角和粘聚力的计算方法如下：

岩石抗压强度σ的计算方法：

式(2)中，采用角片钻头切削岩石时，a₁＝0.21，b₁＝1.04；采用麻花钻头切削岩石时，a₁＝0.43，b₁＝0.05；采用空心钻头切削岩石时，a₁＝4.4，b₁＝-6.1。

岩石弹性模量E的计算方法：

式(3)中，采用角片钻头切削岩石时，a₂＝2.92，b₂＝1.04；采用麻花钻头切削岩石时，a₂＝5.86，b₂＝0.06；采用空心钻头切削岩石时，a₂＝59.57，b₂＝-6.02。

岩石内摩擦角的计算方法：

式(4)中，采用角片钻头切削岩石时，a₃＝0.01，b₃＝1.40；采用麻花钻头切削岩石时，a₃＝0.03，b₃＝0.71；采用空心钻头切削岩石时，a₃＝0.29，b₃＝1.57。

岩石粘聚力c的计算方法：

式(5)中，采用角片钻头切削岩石时，a₄＝0.16，b₄＝1.44；采用麻花钻头切削岩石时，a₄＝0.32，b₄＝0.84；采用空心钻头切削岩石时，a₄＝3.13，b₄＝2.28。