科创中国
一种工程岩体力学特性的快速测试方法
发布时间: 2022-01-07
基本信息
合作方式：
技术服务
成果类型：
发明专利,新技术
行业领域：
采矿业
成果介绍
一、项目意义
由于原位测试技术可克服室内试验扰动性、尺寸效应、无法保持岩体原有结构、原 有含水率及原有应力状态等缺点，逐渐发展成为一种重要的岩体力学参数取值手段。目前， 煤矿工程岩体性质测试多采用实验室岩块测试，弹模仪、剪切仪是常用的原位测试工具，弹 模仪可以测取岩体的弹性模量，剪切仪可以测取岩体的内摩擦角、内聚力。
煤矿因其特殊性，巷道顶底板岩层的确切界限无法确定，受采掘扰动影响，巷道围 岩并非完整，围岩内存在离层、破碎区。成像仪能直观、清晰显示钻孔内岩层层理、节理、裂 隙等结构面发育状况及其破坏特征，因此被广泛用于煤矿领域，作为巷道支护设计中地质 条件评估的重要手段。若将剪切仪、弹模仪应用于煤矿，须先确定实验测点的岩性及构造、 破坏状态，成像仪是其重要的辅助手段。在工作面采动影响下，巷道受超前支承压力作用， 围岩变形增大，裂隙发育，破碎程度增大，完整性变差，岩体力学性质也发生一定变化，若能 测得采动影响下的巷道围岩岩体力学参数及破坏特征，在掘巷初期加以考虑，设计足够的 支护强度，便可以将围岩变形控制在合理范围内，有利于矿井安全高效生产。
二、技术方案
确定各钻孔位置，钻孔在巷道中距工作面不同距离布置；所述的不同距离 为沿工作面前方应力增高区至应力不变区；利用成像仪进行钻孔窥视，并记录岩层分界线及钻孔孔壁完整段、破碎段 深度范围，保存钻孔窥视录像文件；根据钻孔窥视状况，选择钻孔孔壁岩石完整段作为弹模仪器、剪切仪器实 验点；进行钻孔弹模、剪切实验，记录钻孔编号，测点深度，测点岩性，及应力、弹 模实验的位移，法向应力、剪切试验的切向应力；实验数据分析：处理实验数据，通过不同钻孔数据对比分析，获得不同工 作面采动程度影响，包括微弱采动影响情况下巷道围岩工程力学的弹性模量、内摩擦角、内 聚力特性、破坏特征及其间的联系。
三、技术优点
本方法将钻孔弹模仪、剪切仪引进到煤矿领域，结合成像仪对巷道围岩 工程力学特性及破坏特征在进行测试，考虑了工作面回采对巷道围岩破坏及岩体力学参数 的影响，可克服室内试验扰动性、尺寸效应、无法保持岩体原有结构、原有含水率及原有应 力状态等缺点，对巷道支护设计、支护效果评价、补强支护设计等具有重要指导意义。优点： 用时短，数据可靠性大大提高。
成果亮点
团队介绍
成果资料
下载app