一种基于多维指标化的极软岩巷道松动圈测试方法与流程

本发明涉及极软岩巷道松动圈测试，具体涉及一种基于多维指标化的极软岩巷道松动圈测试方法。

背景技术：

1、目前对于极软岩的定义多从单一指标进行，未对其在工程中的表现进行分析，还需定量化工程指标来定义极软岩。与软岩巷道相比，极软岩巷道围岩变形程度往往更高，现场通常采用相同的支护方式对软岩与极软岩巷道进行支护，导致极软岩巷道出现严重大变形。因此，有必要明确区分软岩与极软岩。

2、工程实践中常将围岩初期支护变形量作为大变形判定的指标。大变形是相对支护变形量而言，不同的国家和行业规范（标准）均给出了支护变形量，提出以相对变形为指标的变形等级划分方法。我国相关规范规定的地下洞室围岩相对收敛指标多集中在隧道和公路领域，该领域的岩土工程因其具有长期使用性的特点，不允许其发生较大变形。同时，该标准是针对浅部工程而言，其主要涉及埋深500m以内及相对收敛量不超过10%的地下工程。煤炭领域回采巷道作为一种临时性工程结构，允许其具有一定的安全变形空间。煤炭开采深度大部分超过500m，且受回采动压影响，围岩变形量大，该规范的标准已经不适用于煤炭领域。根据中国的《工程岩体分级标准》（gb50218-94）及《岩土工程勘察规范》（gb50021-94）等规范中普遍认为岩性较差的软岩弹性波波速值大约在1000-3000m/s，而对极软岩弹性波波速未有明确定义，且传统围岩松动圈范围的测试过程中，仅将波速突变作为其判断指标，未充分考虑其波速差值问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于多维指标化的极软岩巷道松动圈测试方法，所采用的技术方案具体如下：

2、本发明一个实施例提供了一种基于多维指标化的极软岩巷道松动圈测试方法：步骤s1，获取待测巷道中岩石样品，对岩石样品进行测试，得到待测巷道围岩的抗压强度指标；

3、步骤s2，在待测巷道内设置围岩变形观测点，获取待测巷道的围岩高度收敛系数和围岩宽度收敛系数；

4、步骤s3，测量待测巷道内的围岩弹性波波速；利用所述抗压强度指标、围岩高度收敛系数、围岩宽度收敛系数和围岩弹性波波速判断待测巷道的围岩属性；

5、步骤s4，当待测巷道的围岩属性为极软岩时，获取待测巷道内的围岩弹性波波速差值指标；利用围岩弹性波波速差值指标判断真实松动圈。

6、优选地，所述获取待测巷道围岩的抗压强度指标，包括：

7、获取预设规格和预设数量的岩石样品，制成预设数量的单轴压缩标准试件；在获取单轴压缩标准试件后，利用其在试验机上进行实验，获取每个单轴压缩标准试件对应的岩石强度；求取岩石强度的平均值作为待测巷道围岩的抗压强度指标。

8、优选地，所述获取待测巷道的围岩高度收敛系数，包括：

9、在待测巷道的顶板和底板分别设置顶板围岩变形观测点和底板围岩变形观测点，顶板围岩变形观测点位于巷道顶板正中间，底板围岩变形观测点位于顶板围岩变形观测点的正下方；

10、根据顶板围岩变形观测点和底板围岩变形观测点，测量待测巷道的初始高度值；根据顶板围岩变形观测点和底板围岩变形观测点位置的变化，对顶底板的移近进行观测，直至移近达到稳定，不在变化，得到待测巷道的最终高度值；

11、基于待测巷道的初始高度值以及最终高度值得到待测巷道的围岩高度收敛系数，具体为：

12、，

13、其中，表示待测巷道的围岩高度收敛系数；和分别表示待测巷道的初始高度值和最终高度值。

14、优选地，所述围岩宽度收敛系数，包括：

15、在两帮设置围岩变形观测点，左帮围岩变形观测点和右帮围岩变形观测点分别位于左右帮部正中间且处于同一水平线上；

16、根据左帮围岩变形观测点和右帮围岩变形观测点，测量待测巷道的初始宽度值；根据左帮围岩变形观测点和右帮围岩变形观测点位置的变化，对两帮的收敛进行观测，直至收敛达到稳定，不在变化，得到待测巷道的最终宽度值；

17、基于待测巷道的初始宽度值以及最终高度值得到待测巷道的围岩宽度收敛系数，具体为：

18、，

19、其中，表示待测巷道的宽度收敛系数；和分别表示待测巷道的初始宽度值和最终宽度值。

20、优选地，所述测量待测巷道内的围岩弹性波波速，包括：

21、利用围岩裂隙探测仪来测量待测巷道内的围岩弹性波波速，在待测巷道变形稳定之后，分别在左右两帮和顶板钻取预设深度的钻孔，分别记为顶板钻孔，左帮钻孔和右帮钻孔；

22、顶板钻孔位于顶板正中间，左帮钻孔和右帮钻孔距离底板1000mm，向下倾斜5°；在每个钻孔中利用围岩裂隙探测仪进行探测，获取每个钻孔各处对应的弹性波波速，求取所有钻孔各处的弹性波波速的平均值，得到待测巷道内的围岩弹性波波速。

23、优选地，所述利用所述抗压强度指标、围岩高度收敛系数、围岩宽度收敛系数和围岩弹性波波速判断待测巷道的围岩属性，包括：

24、设定强度阈值、高度收敛阈值、宽度收敛阈值和弹性波波速阈值；当待测巷道的抗压强度指标小于强度阈值，围岩高度收敛系数大于高度收敛阈值且宽度收敛系数大于宽度收敛阈值，围岩弹性波波速小于围岩弹性波波速，测巷道的围岩属性为极软岩。

25、优选地，所述获取待测巷道内的围岩弹性波波速差值指标，包括：

26、获取每个钻孔内的弹性波波速数据，进而形成弹性波波速曲线，获取每个曲线的波峰最大值，进而求取波峰最大值的相邻波峰值与波峰最大值的差值，记为第一差值，所述相邻波峰值为波峰最大值的前一个波峰的值；所有钻孔的第一差值的平均值，为待测巷道内的围岩弹性波波速差值指标。

27、优选地，所述利用围岩弹性波波速差值指标判断真实松动圈，包括：

28、分别求取顶板钻孔，左帮钻孔和右帮钻孔的初始弹性波波速值，并求取三个孔的初始弹性波波速值的平均值；根据平均值设置差值阈值，若待测巷道内的围岩弹性波波速差值指标大于或等于差值阈值，测得的松动圈为真实松动圈范围。

29、本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明通过对待测巷道内的岩石取样，进行物理基本力学测试，获取其抗压强度指标，以及设置围岩变形观测点，进行变形监测，获得待测巷道的围岩高度收敛系数和围岩宽度收敛系数，并结合测量得到的围岩弹性波波速，从抗压强度指标、围岩高度收敛系数、围岩宽度收敛系数和围岩弹性波波速指标判断待测巷道的围岩属性，利用多维度的指标来判断待测巷道的围岩属性是否为极软岩，避免了单一指标判断的不准确性，从围岩相对收敛指标和弹性波波速值对极软岩进行了指标化的工程定义，提高了其判断的准确性；在判断了待测巷道的围岩属性的基础上，获取待测巷道内的围岩弹性波波速差值指标，进而根据围岩弹性波波速差值指标判断真实松动圈，对于传统的极软岩巷道真实松动圈的判断方法进行了修正，大幅提高了判断的准确性，所使用的方法逻辑清楚，操作简单。

技术特征：

1.一种基于多维指标化的极软岩巷道松动圈测试方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于多维指标化的极软岩巷道松动圈测试方法，其特征在于，所述获取待测巷道围岩的抗压强度指标，包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于多维指标化的极软岩巷道松动圈测试方法，其特征在于，所述获取待测巷道的围岩高度收敛系数，包括：

4.根据权利要求1所述的一种基于多维指标化的极软岩巷道松动圈测试方法，其特征在于，所述围岩宽度收敛系数，包括：

5.根据权利要求1所述的一种基于多维指标化的极软岩巷道松动圈测试方法，其特征在于，所述测量待测巷道内的围岩弹性波波速，包括：

6.根据权利要求1所述的一种基于多维指标化的极软岩巷道松动圈测试方法，其特征在于，所述利用所述抗压强度指标、围岩高度收敛系数、围岩宽度收敛系数和围岩弹性波波速判断待测巷道的围岩属性，包括：

7.根据权利要求1所述的一种基于多维指标化的极软岩巷道松动圈测试方法，其特征在于，所述获取待测巷道内的围岩弹性波波速差值指标，包括：

8.根据权利要求1所述的一种基于多维指标化的极软岩巷道松动圈测试方法，其特征在于，所述利用围岩弹性波波速差值指标判断真实松动圈，包括：

技术总结本发明涉及极软岩巷道松动圈测试技术领域，具体涉及一种基于多维指标化的极软岩巷道松动圈测试方法。该方法包括：获取待测巷道中岩石样品，对岩石样品进行测试，得到待测巷道围岩的抗压强度指标；在待测巷道内设置围岩变形观测点，获取待测巷道的围岩高度收敛系数和围岩宽度收敛系数；测量待测巷道内的围岩弹性波波速；利用所述抗压强度指标、围岩高度收敛系数、围岩宽度收敛系数和围岩弹性波波速判断待测巷道的围岩属性；当待测巷道的围岩属性为极软岩时，获取待测巷道内的围岩弹性波波速差值指标；利用围岩弹性波波速差值指标判断真实松动圈。本发明能够提高巷道极软岩判断的精准性，同时对真实松动圈的判断进行了修正，提高了判断的准确性。技术研发人员：李伟涛,郭志飚,尤静霖,李宇辉受保护的技术使用者：北京中京矿安科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5