[发明专利]工程地质参数预测室内大型综合模拟钻进试验平台及方法

说明书

本发明公开了工程地质参数预测室内大型综合模拟钻进试验平台及方法，属于土木工程领域，能够解决隧道施工现场不易开展现场试验的难题，并实现工程地质环境特诊参数定量化表征，试验平台包括框体、施压机构、钻杆以及多个传感器，框体中部具有用于安装岩样的安装位，施压机构连接于框体，施压机构的施压端朝向安装位；钻杆的一端能够钻入安装位，钻杆连接于钻杆支架，多个传感器连接于钻杆和/或钻杆支架。

技术领域

本发明属于土木工程领域，具体的，涉及工程地质参数预测室内大型综合模拟钻进试验平台及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

钻进岩石是工程中经常遇到的情况，如隧道施工中，岩石在隧道中大量存在的，极易被钻探机遭遇。

实际工程应用中通常用岩石可钻性作为评判钻进时岩石抵抗机械破碎能力的量化指标，是目前工程钻探中选择钻进方法、钻头结构类型、钻进工艺参数，衡量钻进速度和实行定额管理的主要依据。但是该分类较为粗略，岩石可钻性不仅取决于岩石的特性，而且还取决于采用的钻进技术工艺条件，岩石的硬度、弹塑性和研磨性等直接影响岩石的力学性质，同时包括钻进切削研磨材料、钻头类型、钻探设备、钻探冲洗介质、钻进工艺的完善程度，以及钻孔的深度、直径、倾斜度等的钻进技术工艺条件也会对钻进性能产生影响。

目前对岩石钻进过程的研究主要为理论研究，针对钻头形式和岩石的物理性质建立数学模型，进而得到理论上的解答，但是由于钻进岩石问题的复杂性，在建立数学模型的过程中进行了相当大的简化，造成理论和实际的差距，而且由于试验方法的落后，理论的真实性也没有得到验证。

现有的相关试验装置，通常以液压缸作为施压机构对岩样施压从而得到各种数据。发明人发现，在真实环境中，隧道施工现场不易开展现场试验，工程地质环境特诊参数不能定量化表征。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供工程地质参数预测室内大型综合模拟钻进试验平台及方法，通过该方法，能够解决隧道施工现场不易开展现场试验的难题，并实现工程地质环境特诊参数定量化表征。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的技术方案提供了一种工程地质参数预测室内大型综合模拟钻进试验平台，包括框体、施压机构、钻杆以及多个传感器，框体中部具有用于安装岩样的安装位，施压机构连接于框体，施压机构的施压端朝向安装位；钻杆的一端能够钻入安装位，钻杆连接于钻杆支架，多个传感器连接于钻杆和/或钻杆支架。

第二方面，本发明的技术方案还提供了一种工程地质参数预测室内大型综合模拟钻进试验方法，使用如第一方面所述的工程地质参数预测室内大型综合模拟钻进试验装置，在框体的安装位固定岩样，使用施压机构对岩样施压，使用钻杆钻探岩样，使用传感器获取测量数据。

上述本发明的技术方案的有益效果如下：

1)本发明根据工程地质多角度钻进现状，设计了针对性的试验装置，从而解决了隧道施工现场不易开展现场试验的难题，并使用传感去获取试验中的多种数据，实现工程地质特征参数定量化表征。

2)本发明采用集成试验平台思想，满足试验开展的多样性，使用本平台进行一次试验，即可获得多种测量数据，从而，使用本平台进行实验可以减少实验次数，提高实验效率。

3)本发明的试验岩体采用浇模预制的方法，操作简便，并可根据试验要求进行多角度倾斜地层浇筑。

4)本发明综合采用多样化监测技术，借助数据综合处理系统，实现工程钻进过程多元信息实时监测分析。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。