地下工程围岩数字钻探测试系统研发与应用

岩体力学参数与结构特征是地下工程稳定性分析的基础,围岩参数的实时获取对支护设计至关重要。地下工程建设常面临高应力、极软岩等复杂地质条件,导致围岩松散破碎,锚注支护是破碎围岩控制的有效方法,注浆前后破碎围岩体的力学性能是锚注参数设计的基本依据。数字钻探测试技术为实现围岩参数实时获取与锚注效果定量评价提供了新的手段。在前期岩体力学随钻理论研究、多功能真三轴岩体钻探测试系统(室内TRD系统)自主研制与大量室内试验的基础上,研发了本安型地下工程围岩数字钻探测试系统(现场SDT系统),基于该系统开展了完整岩石层、破碎岩体层和注浆岩体层等不同组合条件下分层岩体的数字钻探试验,结果显示:(1)现场SDT系统控制和监测性能良好,与室内TRD系统匹配程度高;(2)随钻参数在岩层界面处响应明显,基于现场SDT系统测试的岩体等效单轴抗压强度、黏聚力和内摩擦角与室内岩石力学测试结果的平均差值率均小于15%;(3)基于现场SDT系统测试的注浆后破碎岩层等效单轴抗压强度为注浆前的3.5倍。现场SDT系统可有效实现岩层界面准确识别、岩体等效力学参数实时测试和破碎岩体注浆效果定量评价。