[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

说明书

本发明公开了一种适用于隧道围岩质量分级及风化程度判别装置及方法，本发明能够快速采集岩体表面硬度和弹性纵波波速两个参数，并以人工智能为基础，采用全自动数据处理系统分析所获得的参数数据，并依据所存在的经验公式以及地下水、结构面产状和初始应力等修正系数，可实现隧道围岩质量快速定量分级和风化程度判别，具备易于操作、高效快速、结果精准等优点。该装置实现了隧道围岩质量分级自动化与一体化，解放了人力，受人为主观性影响小，专业经验背景依赖程度低，解决了隧道工作人员难以在施工现场高效、快速地进行岩体分级以及准确判断岩体风化程度的技术难题。

技术领域

本发明涉及一种适用于隧道围岩质量分级及风化程度判别装置及方法。

背景技术

目前，中国已建成世界上最大的高铁网，其中半数以上为高铁隧道。此外，国内多条海底隧道正处于规划施工阶段，多座城市已经规划地铁建设。因此，我国正处于隧道建设的高峰时期。在隧道工程中，将隧道围岩划分成若干个等级，评价岩体质量，从而确定岩体稳定性，为隧道工程设计及施工提供必要的参数，是隧道施工建设不可或缺的工作。工程岩体分级标准，采用了定量指标和定性划分两种方法；其中定量指标采用岩石饱和单轴抗压强度和岩体完整程度两个参数确定，该指标需采集样品进行实验室测试，耗费大量时间且实验要求较高，不能现场快速地进行隧道围岩质量分级。而定性划分主要依据为围岩坚硬程度、回弹程度、锤击难易程度、吸水反应和手触感觉。该方法虽然简单直观，但受人为主观性影响较大，不同经验背景人员容易出现较大的误差。尤其在判别岩体风化程度时，非地质专业人员存在较大困难。因此，如何使隧道工作人员在施工现场高效、快速地进行岩体质量分级以及准确的判断岩体风化程度是当前存在的一个技术难题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种适用于隧道围岩质量分级及风化程度判别装置及方法，本发明解决了隧道围岩质量分级所存在的过程缓慢、相关经验要求高以及受人为主观性影响大等诸多问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于隧道围岩质量分级及风化程度判别装置，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。