[发明专利]适用于隧道围岩质量分级及风化程度判别装置及方法

权利要求书

1.一种适用于隧道围岩质量分级及风化程度判别装置，其特征是：包括数据采集装置和综合数据处理及显示装置，其中：

所述数据采集装置包括：

岩体硬度参数采集模块，被配置为快速获取岩体表面硬度参数；

完整程度参数采集模块，被配置为向岩体发射声波；

无线数据传输模块，被配置为将所采集的参数数据无线传输至数据处理系统；

远程控制模块，被配置为实现远程操控数据采集装置工作；

所述综合数据处理及显示装置包括：

无线数据接收模块，被配置为接收数据采集装置输出的数据；

完整程度参数数据接收及转换模块，被配置为接收完整程度参数采集模块所发射的声波并将其转换成电信号后传输至数据处理系统；

所述数据处理系统，被配置为在接收到岩体表面硬度参数和岩体纵波波速数据后，分析获得隧道围岩质量等级划分及风化程度判别结果；

所述成果显示系统，被配置为显示数据处理系统处理后的岩体质量分级及风化程度划分结果。

2.如权利要求1所述的一种适用于隧道围岩质量分级及风化程度判别装置，其特征是：所述岩体硬度参数采集模块通过一定质量冲击体在一定力作用下冲击岩体表面，测量冲击体距离岩体设定范围内的冲击速度和回跳速度比值，从而获取岩体硬度参数。

3.如权利要求1所述的一种适用于隧道围岩质量分级及风化程度判别装置，其特征是：所述完整程度参数采集模块采用发射换能器，选择适合的仪器参数后，向岩体发射声波。

4.如权利要求1所述的一种适用于隧道围岩质量分级及风化程度判别装置，其特征是：所述无线数据传输模块采用无线传输方式，实时将采集的隧道岩体表面的硬度参数数据传输至数据处理系统。

5.如权利要求1所述的一种适用于隧道围岩质量分级及风化程度判别装置，其特征是：所述完整程度参数数据接收及转换模块采用接收换能器，能够接收完整程度参数采集模块所发射的声波，并将其转换成电信号，经数据处理系统获取声波在岩体中的传播纵波速度。

6.如权利要求1所述的一种适用于隧道围岩质量分级及风化程度判别装置，其特征是：所述数据处理系统在接收到岩体硬度参数数据后，根据所存在的经验公式，推算岩体的单轴饱和抗压强度；接收到岩体纵波波速数据后，根据其与岩石纵波波速比值，获得岩体完整性指数，并进行围岩风化程度判别；数据处理系统根据岩体的单轴饱和抗压强度和完整性指数，并结合地下水、结构面产状和初始应力等修正系数，完成隧道围岩质量等级划分。

7.基于如权利要求1-6中任一项所述的装置的工作方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：隧道施工建设时，选择平整岩体表面并清理干净，在完整程度参数采集模块的发射换能器下方应铺设耦合剂；随后在设定距离平整岩体表面安置综合数据处理及显示装置，并在完整程度参数数据接收及转换模块的接收换能器下方应铺设耦合剂；

步骤2：通过远程控制模块操控完整程度参数采集模块的发射换能器发射声波，经数据接收及转换模块接收声波后，获得岩体的纵波波速数据；

步骤3：通过远程控制模块操控岩体硬度参数采集模块获取岩体硬度参数，并实时传输至数据处理系统；

步骤4：远程控制硬度参数采集模块在岩体表面不同部位移动，重复步骤3，以获取多组硬度参数数据；

步骤5：所采集的数据传输至数据处理系统进行分析，得到围岩质量分级和风化程度判别的最终结果。