申请/专利权人：西南交通大学

申请日：2023-03-15

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN117113614B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;E21D9/10;E21F17/18;E21B47/00;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2023.12.12#实质审查的生效;2023.11.24#公开

摘要：本发明涉及隧道智能施工技术领域，涉及钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法及系统，其包括以下步骤：一、根据全电脑三臂凿岩台车冲击‑推进‑旋转破岩方式，计算围岩弹性变形能；二、基于能量法和凿岩台车采集的钻进参数，解析单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量；三、根据炮孔绝对坐标与掌子面外轮廓图，精细化解析掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量。本发明实现了掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量精细化解析，能够指导隧道智能建造。

主权项：1.钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、根据全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩方式，计算围岩弹性变形能；S2、基于能量法和凿岩台车采集的钻进参数，解析单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量；S3、根据炮孔绝对坐标与掌子面外轮廓图，精细化解析掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量；所述步骤S1中的根据全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩方式，计算围岩弹性变形能，具体包括如下：S11、全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩过程中，利用机器参数、钻进参数、钻孔参数计算冲旋比能；S12、基于全电脑三臂凿岩台车的冲旋比能，计算围岩弹性变形能；所述步骤S11具体包括：以冲旋比能ISE作为岩体可钻性指标，冲旋比能ISE是钻头冲击-推进-旋转破碎岩体过程中，破碎单位体积的岩体所需能量，由冲击比能、推进比能和旋转比能构成；冲旋比能ISE计算公式如下：ISE＝ec+et+er式1式中：ISE是冲旋比能，Pa；ec是冲击比能，Pa；er是旋转比能，Pa；et是推进比能，Pa；冲击比能指凿岩台车冲击-推进-旋转破岩过程中，冲击油缸输出的冲击能量与破岩体积的比值，计算公式如下： 推进比能指冲击-推进-旋转破岩过程中，推进油缸输出的推进能量与破岩体积的比值，计算公式如下： 旋转比能指冲击-推进-旋转破岩过程中，旋转马达输出的旋转能量与破岩体积的比值，计算公式如下： 由式1～式4得到冲旋比能ISE计算公式为： 式中包含了机器参数、传感器监测的钻进参数、钻孔参数三类13项变量，其中推进活塞后端直径Dt、钻具转速Vr、马达排量qr、减速比ir、冲击活塞后端直径DcA、冲击活塞前端直径DcB、冲击行程Sc、冲击活塞质量mc是凿岩机的机器参数，在凿岩台车出厂时或钻孔前设置；进给速度Vd、推进压力pt、打击压力Pc和回转压力Pr是钻头钻进过程中传感器实时采集的随钻参数；钻孔直径D是钻孔参数，用于计算钻孔面积；所述步骤S12具体包括：单位体积的岩体单元在外载作用下产生变形，设该过程与外界没有热交换，机械的输出能量全部转换为岩体内能，具体包括岩体的耗散能和岩体的弹性变形能，在式5的基础上，引入弹性变形能转换系数K，则有： 式中：K是机械输出的能量转换为围岩弹性变形能的转换系数，Rb是岩体的单轴抗压强度，Pa；Eb是岩体的弹性模量，Pa。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西南交通大学 钻爆法隧道掌子面围岩R_b、E_b精细化解析方法及系统

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