[发明专利]一种适用于气动潜孔钻机排出岩屑实时分析方法

说明书

本发明公开了一种适用于气动潜孔钻机排出岩屑实时分析方法，实时检测从孔口排出均匀散落在传送带上的岩屑单位传输长度重量M；各个镜头的拍摄光轴位于同一拍摄断面，以不同的角度拍摄传送带上的同一拍摄区域，采集传送带上岩屑，获得岩屑的图像；根据拍摄得到的图像对传送带上的岩屑建立包含几何形态模型和表面色彩图像的三维模型；计算堆积密度，识别岩屑的粒度和种类。本发明发挥了潜孔钻机的优势，采集速度快、易于推广、可定性分析以及采集结果数字化可与其他软件无缝连接，为钻孔岩屑性质分析领域提供了一种全新的思路与切实可行的办法，解决了传统方法无法兼顾准确性和分析效率的缺点。

技术领域

本发明属于钻孔岩屑性质分析领域，具体涉及一种适用于气动潜孔钻机排出岩屑实时分析方法。

背景技术

随着科学技术的发展，钻孔作业在岩土工程勘察和施工领域越来越多的任务。当前用于地质预报的钻机主要分为两种，取芯钻机和多功能钻机。取芯钻机通过循环往复的提钻放钻，不断获取地层岩心，直接获取地层岩土体种类和组成，预报准确率高，但是其工艺繁琐，反复提钻导致钻进效率低，尤其是无法对软弱层面取芯，只能根据现场情况和专家经验进行推测，不适用于现代施工对工期的要求。多功能钻机是一种携带多种传感器，可以实时记录钻机工作数据的钻机，一般以全断面不取芯钻机为主，并通过对数据的分析来判断测区围压状况，现已得到了广泛的推广，但其无法像取芯钻一样获得地层岩土体样本，只能进行围岩的软硬程度、岩土体的完整性及断层、孔洞的分布位置等定性分析，不能直接对岩土体种类组成进行定量的描述。

气动潜孔钻机具有破岩效率高、钻进速度快和适用范围广的特点广泛应用于岩土工程中，但是也存在不能取芯、作业时震动较大的缺点。如果在钻机上加装传感器，则冲击破岩导致采集到的数据离散性较大，后期数据处理工作量大。气动潜孔钻机依靠高压气体对钻头做功不断撞击岩体实现破岩，同时高压气体吹起孔底岩屑并从孔口排出，能起到清孔的作用。目前，亟需一种适用于气动潜孔钻机排出岩屑实时分析方法，利用这套方法对排除的岩屑进行分析，挖掘岩屑中蕴含的地层信息，最终可以实现不取芯的准确地质预报，有助于岩土工程的设计和施工。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种适用于气动潜孔钻机排出岩屑实时分析方法，发挥气动潜孔钻机快速作业优势的同时，兼顾与取芯钻机施工相同的准确率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种适用于气动潜孔钻机排出岩屑实时分析方法，包括以下步骤：

步骤1、实时检测从孔口排出均匀散落在传送带上的岩屑单位传输长度重量M；

步骤2、各个镜头的拍摄光轴位于同一拍摄断面，拍摄断面垂直于传送带的传送方向，阵列式图像采集模块的各个镜头在拍摄断面上以不同的角度拍摄传送带上的同一拍摄区域，采集传送带上岩屑，获得岩屑的图像；

步骤3、将拍摄得到的图像对传送带上的岩屑建立包含几何形态模型和表面色彩图像的三维模型；

步骤4、由三维模型的几何形态模型得到岩屑单位传输长度体积V，结合岩屑单位传输长度重量M得到堆积密度ρ，结合几何形态模型获得岩屑的粒度，结合色彩信息获得岩屑的种类。

如上所述的步骤1包括以下步骤：

岩屑下落区域布置有一传送带，由该传送带将岩屑向外转移，该传送带传送速度与钻机钻进速度保持正比例关系，电子传输带称重装置对岩屑单位传输长度重量M进行测量。

如上所述的步骤1中，控制传送带速度，使得传送带上岩屑混合体的厚度不高于3倍岩屑最大粒径，不低于图像识别的最小精度或1倍岩屑最大粒径。

如上所述的步骤2中沿传送带传送方向的拍摄重叠率通过镜头的拍摄频率控制，镜头沿传送带传送方向的拍摄重叠率大于70％。

如上所述的步骤2中，将镜头在三维坐标系的位置坐标加入到图像的属性。