Page 19 - 2023年第54卷第1期

２ 岩体参数随钻测试和孔内原位试验技术

为解决现阶段岩石试验尺寸小、数量少、代
表性差等难题，研制了利用常规地质钻孔开展岩
体原位试验的设备（岩体参数随钻测试设备和孔
内岩体力学原位试验设备）以及相应的试验技术。
２．１ 岩体参数随钻测试设备和技术 岩体参数
随钻测试设备由地质钻机以及加装在钻机上的压
力传感器、转速传感器、扭矩传感器和激光位移
传感器 等 组 成，如 图 ２所 示。在 钻 机 钻 进 过 程
中，可实时 获 取 钻 进 压 力、钻 杆 转 速、钻 进 扭
矩、钻进速度等钻进参数。通过对随钻实时钻进
参数与岩层相关性的分析来获取岩体完整性、单
轴抗压强度和耐磨性等工程特性指标 ［１２ － １４］ 。 图 １ 确定岩体工程力学参数的方法体系

图 ２ 新型岩体质量随钻检测设备

（１）利用钻进过程指数确定岩体完整性。以往研究通常采用钻进速度（Ｖ）来描述岩体质量，但大
量随钻实测资料表明，即使在同一岩层中钻进速度（Ｖ）还会受到钻进压力（Ｆ）和钻杆转速（Ｎ）的影响
（图 ３（ａ））。为此，提出了一种新的指标，即钻进过程指数（ＤＰＩ）来定量评价岩体完整性（见式（１））。
该指标综合考虑了钻进过程中 Ｆ和 Ｎ的影响，在均质材料中具有唯一性，且非常稳定，如图 ３（ｂ）所示。
ＤＰＩ ＝ α Ｆ － ０．５３ Ｎ － ０．４８ Ｖ （１）
式中 α为与岩石类型相关的待定常量，可通过室内试验率定。

图 ３ 钻进过程指数 ＤＰＩ

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