[发明专利]基于岩石组分与组构的TBM搭载式岩石抗压强度快速预测系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于岩石组分与组构的TBM搭载式岩石抗压强度快速预测系统及方法，搭载于敞开式TBM的左撑靴侧面，包括防护装置、液压装置、伺服电机、探测装置、控制系统和数据综合分析平台。液压装置安装在防护装置的侧壁上用于控制探测装置在水平方向上的移动；伺服电机用来控制该系统中探测装置的转动；探测装置用来采集目标围岩的多种影响岩石抗压强度的地质参数，为岩石的抗压强度预测提供基础数据；控制系统用来控制所述的液压装置、伺服电机以及各探测装置的工作；数据综合分析平台与探测装置中的各探测仪器之间通过线缆相连接，接收以上各仪器采集到地质参数，并对各参数进行处理与分析，最终给出岩石抗压强度预测结果。

技术领域

本公开属于岩土力学性质测定领域，具体涉及一种基于岩石组分与组构的TBM搭载式岩石抗压强度快速预测系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

岩石单轴抗压强度是反映岩石受外力作用被破坏的主要指标，是地下工程和工程勘察中最基本的岩体力学参数之一，广泛应用于岩石地基设计、隧洞围岩分类、岩体质量分级、支护参数设计优化、施工工法选取和信息化施工中。

目前获取岩石单轴抗压强度的常规方法主要有两种，一种是采用单轴压力试验机直接测定岩石单轴抗压强度，另外一种是通过点荷载试验推算岩石单轴抗压强度。其中，在实验室中采用单轴压力试验机对岩样进行直接确定，测试需符合国际岩石力学学会的相应标准，因此该测试方法受到许多条件限制，如岩石试样要求完整、不能含有节理裂隙、取样和试件加工复杂等，因此在高度破碎、软弱和风化岩体中很难取到符合条件的高质量岩芯。另外，单轴压力试验机直接测定岩石单轴抗压强度还具有试验周期长、成本高、无法实时对开挖后扰动的围岩进行测试等局限性。点荷载试验推算岩石单轴抗压强度法具有现场快速测试、对试样形状要求低等优势，但采用该方法推算岩石单轴抗压强度又存在点荷载仪测试结果离散型大、推算结果准确度低等问题。因此，亟需研发一套经济、易实现且测试结果精度高的间接方法和系统来预测岩石的单轴抗压强度。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了基于岩石组分与组构的TBM搭载式岩石抗压强度快速预测系统及方法，本公开通过对岩石单轴抗压强度起决定作用的组分和组构进行测试与定量分析，间接较为快速准确的预测出岩石单轴抗压强度。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

基于岩石组分与组构的岩石抗压强度快速预测系统，搭载于敞开式TBM的左撑靴侧面，包括防护装置、液压装置、伺服电机、探测装置、控制系统和数据综合分析平台，其中：

所述防护装置包括基座、侧壁和顶棚，基座上设置侧壁，侧壁顶端设置有顶棚，防护装置用于为该系统的其他部件提供支撑作用以及防止隧道洞壁的掉块、渗水等破坏该系统的其他部件；

所述液压装置安装在防护装置的侧壁上，包括液压臂、液压泵和液压阀，用于控制探测装置在水平方向上的移动；

所述伺服电机用来控制该系统中探测装置的转动，从而可以对同一块目标围岩进行不同部位的探测，从而保证采集数据的科学性和有效性；

所述探测装置包括多种探测仪器，用来采集目标围岩的多种影响岩石抗压强度的地质参数，为岩石的抗压强度预测提供基础数据；

所述控制系统用来控制所述的液压装置、伺服电机以及各探测装置的工作；

所述数据综合分析平台与探测装置中的各探测仪器之间通过线缆相连接，接收以上各仪器采集到地质参数，并对各参数进行处理与分析，最终给出岩石抗压强度预测结果。

作为进一步的技术方案，所述防护装置的基座为材质为不锈钢板，形状为长方形，侧壁竖直焊接在基座上方，顶棚材质同样为不锈钢板。

作为进一步的技术方案，所述探测装置由十字架、非金属超声检测仪、元素分析仪和岩石图像采集器组成；