阅读说明：本技术 一种适用于软硬结构面相间岩体的***方法 (Blasting method suitable for soft and hard structural plane interphase rock mass ) 是由 武仁杰 李海波 李晓锋 刘黎旺 于 2020-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于软硬结构面相间岩体的爆破方法,包含如下步骤：获取将要爆破的软硬结构面相间岩体各结构面及裂隙发育情况；测量各结构面岩石强度、弹性模量；对各结构面岩石强度、弹性模量及裂隙发育情况进行打分,得到各结构面的岩体参数分值；根据岩体参数分值,判定需要水泥灌浆改善的软弱结构面；根据需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面的岩体参数分值,确定需灌注的水泥浆类型；利用水泥灌浆装置对软弱结构面处进行水泥灌浆加固；对经过水泥灌浆加固后的爆破孔进行装药爆破。本发明的优点是：能将泥浆准确注入软弱结构面处,从而增加软弱结构面的强度,减少不同岩体之间的岩性差异化,能有效避免软弱结构面处的炸药冲击波泄露问题。(The invention discloses a blasting method suitable for a soft and hard structural plane interphase rock mass, which comprises the following steps: acquiring the development conditions of all structural surfaces and cracks of a soft and hard structural surface interphase rock mass to be blasted; measuring the rock strength and the elastic modulus of each structural surface; scoring the rock strength, the elastic modulus and the fracture development condition of each structural surface to obtain rock mass parameter values of each structural surface; judging a weak structural plane needing to be improved by cement grouting according to the value of the rock mass parameter; determining the type of cement paste to be poured according to the rock mass parameter value of the soft structural surface needing to be improved by cement grouting; carrying out cement grouting reinforcement on the soft structure surface by using a cement grouting device; and (5) carrying out charging blasting on the blast hole reinforced by the cement grouting. The invention has the advantages that: the slurry can be accurately injected into the weak structural plane, so that the strength of the weak structural plane is increased, the lithological differentiation between different rock masses is reduced, and the problem of explosive shock wave leakage at the weak structural plane can be effectively avoided.)

一种适用于软硬结构面相间岩体的***方法

技术领域

本发明涉及岩土***技术领域，具体的说是涉及一种适用于软硬结构面相间岩体的***方法。

背景技术

在露天矿山开采、地下隧道钻爆掘进及水利水电等建筑岩体开挖过程中，越来越多的遇到构造复杂的地质情况，例如：软硬结构面岩体交错相间，裂隙发育，造成孔内***能量泄露，利用率不充分造成大块、根底及飞石现象，因此，往往需要更加严格的安全措施与二次***，而这也造成了进度缓慢，成本提高的问题。其中，软硬结构面岩体交错相间，裂隙发育往往共同存在，为解决上述问题，行业内提出了下述处理方法：

(1)优化装药结构，即在使用针孔摄像探测出岩体内部的结构面、裂隙发育情况后，采用分段差异化的方式放置***。如发明CN106679522A，在分析出爆孔内的能量泄露区域后，在泄露层采用不耦合的膨化硝铵药柱，在泄露层上方采用乳化***进行耦合装药，以实现***能量的进一步利用。但该方法仅适用于存在一条主泄露层的情况，当存在多个软弱结构面泄露层时，泄露层的上下方不再明确，装药方式也变得复杂。

(2)在裂隙发育的情况下，在顶部和底部放置***后，全孔浇筑混凝土填充裂隙后再进行***。但***并未放置在坚硬结构层，导致***的效果不理想。

(3)使用辅助药孔或优化起爆网络获得更好地***效果。此方法可以改善均质完整岩体中的***情况，但无法解决软弱结构层存在时造成的能量泄漏、损伤不均等问题，不能从根源上解决软硬结构面岩体交错相间、裂隙发育情况所存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种专门适用于软硬结构面相间岩体的***方法，用于解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种适用于软硬结构面相间岩体的***方法，其特征在于：包含如下步骤：

S1、在将要***的软硬结构面相间岩体的相应部位钻***孔；

S2、对***孔内的地质构造进行探查，获取将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面及裂隙发育情况；

S3、对将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石强度、弹性模量进行测量，并借助蒙托卡罗方法了解将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面裂隙发育情况；

S4、对将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石强度、弹性模量及裂隙发育情况进行打分，得到将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面所对应的岩体参数分值；

其中，岩体参数分值由结构面的岩体强度所对应的分值、弹性模量所对应的分值以及裂隙发育情况所对应的分值这三部分内容；

S5、根据步骤S4中得到的岩体参数分值，判定出将要***的软硬结构面相间岩体中需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面；

S6、根据步骤S5中判定出的需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面所对应的岩体参数分值情况，确定出需要进行灌浆改善的软弱结构面所需灌注的水泥砂浆类型；

S7、根据步骤步骤S6确定出的水泥砂浆类型，调配出相应水泥罐浆，然后利用水泥灌浆装置对将要***的软硬结构面相间岩体中需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面进行水泥灌浆加固处理；

S8、对经过水泥灌浆加固后的***孔，进行装药***。

上述技术方案中，步骤S4、对将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石强度、弹性模量及裂隙发育情况进行打分，得到将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面所对应的岩体参数分值的具体步骤如下：

S41、制作岩体参数打分表，并划分出不同岩体强度、不同弹性模量及不同裂隙发育情况下所对应的分值；

在所述岩体参数打分表中，对于岩体强度而言，不同岩体强度等级所对应的分数具体如下：

岩体强度大于等于80MPa时，其对应的分值为1分；

岩体强度小于80MPa且大于等于50MPa时，其对应的分值为2分；

岩体强度小于50MPa且大于等于30MPa时，其对应的分值为3分；

岩体强度小于30MPa时，其对应的分值为5分

在所述岩体参数打分表中，对于岩体弹性模量而言，不同岩体弹性模量等级所对应的分数具体如下：

岩体弹性模量大于等于30GPa时，其对应的分值为1分；

岩体弹性模量小于30GPa且大于等于20GPa时，其对应的分值为2分；

岩体弹性模量小于20GPa且大于等于10GPa时，其对应的分值为3分；

岩体弹性模量小于10GPa时，其对应的分值为5分；

在所述岩体参数打分表中，对于岩体裂隙发育情况而言，不同岩体裂隙发育情况所对应的分数具体如下：

岩体内部无裂隙时，其对应的分值为1分；

岩体内部有微裂隙时，其对应的分值为2分；

岩体内部有1条主裂隙时，其对应的分值为3分；

岩体内部有不小于2条主裂隙时，其对应的分值为5分；

其中，微裂隙表示宽度小于2cm的裂缝，主裂隙表示宽度大于或等于2cm的裂缝；

S42、参照步骤S41中制定的岩体参数打分表，对将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石的强度进行打分，获取将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石的强度所对应的分数值；

S43、参照步骤S41中制定的岩体参数打分表，对将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石的弹性模量进行打分，获取将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石的弹性模量所对应的分数值；

S44、参照步骤S41中制定的岩体参数打分表，对将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石的裂隙发育情况进行打分，获取将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石的裂隙发育情况所对应的分数值；

S45、根据步骤S42至S44获取到的各结构面所对应的岩石强度、弹性模量及裂隙发育情况的分数，进行求和，即可获取将要***的软硬结构面相间岩体中的每个结构面所对应的岩体参数分值；

其中，将要***的软硬结构面相间岩体中的每个结构面所对应的岩体参数分值，具体是通过如下计算(1)求得：

F₁＝S_P+S_E+S_C (1)

式(1)中：F₁表示将要***的软硬结构面相间岩体中某结构面所对应的岩体参数分值；S_P表示将要***的软硬结构面相间岩体中某结构面所对应的岩体强度的打分值；S_E表示将要***的软硬结构面相间岩体中某结构面所对应的岩体弹性模量的打分值；S_C表示将要***的软硬结构面相间岩体中某结构面所对应的岩体裂隙发育情况的打分值。

上述技术方案中，步骤S5、根据岩体参数分值，判定出将要***的软硬结构面相间岩体中需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面的具体方法为：

根据步骤S4获取的将要***的软硬结构面相间岩体中的每个结构面所对应的岩体参数分值，从中找出岩体参数分值大于或等于7的结构面，此岩体参数分值大于或等于7的结构面即为所求需要进行灌浆改善的软弱结构面；

其中，当岩体参数分值等于7时，为将要***的软硬结构面相间岩体刚好达到需进行浇灌水泥浆的情况。

上述技术方案中，步骤S6、根据判定出的需要进行灌浆改善的软弱结构面所对应的岩体参数分值情况，确定出需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面所需灌注的水泥砂浆类型的具体步骤如下：

S61、将判定出的需要进行灌浆改善的软弱结构面所对应的岩体参数分值减去4，得出相应的水泥浆改善能力分值；

S62、制作水泥浆改善能力打分表，并划分出不同水泵强度、不同添加剂下所对应的改善能力分值；

在所述水泥浆改善能力打分表中，对于水泥强度而言，不同水泥强度等级所对应的改善能力分数具体如下：

在水泥强度大于等于50MPa时，其对应的改善能力分值为5分；

在水泥强度小于50MPa且大于等于35MPa时，其对应的改善能力分值为3分；

在水泥强度小于35MPa且大于等于20MPa时，其对应的改善能力分值为2分；

在水泥强度小于20MPa时，其对应的改善能力分值为1分；

在所述水泥浆改善能力打分表中，对于添加剂而言，不同添加剂对应的改善能力分数具体如下：

在添加剂为纤维+早强剂+膨胀剂时，其对应的改善能力分值为5分；

在添加剂为膨胀剂+早强剂时，其对应的改善能力分值为3分；

在添加剂为早强剂时，其对应的改善能力分值为2分；

在无添加剂时，其对应的改善能力分值为1分；

S63、参照步骤S62中制定的水泥浆改善能力打分表，从表中选取能满足步骤S61所得到的水泥浆改善能力分值条件的水泥浆，此水泥浆即为将要***的软硬结构面相间岩体中需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面所需灌注的水泥砂浆类型。

上述技术方案中，步骤S7中的水泥灌浆装置包含有一个注浆杆以及可滑动套设注浆杆上的至少两个膨胀橡胶套；在所述注浆杆)的中部沿轴向开设有一条注浆通道，在所述注浆杆的杆壁上沿轴向开设有若干个注浆口，且每个注浆口均与注浆杆的中部开设的注浆通道相连通；水泥灌浆装置使用时，每个膨胀橡胶套均通过定位螺栓固定在注浆杆的外杆壁上，且每相邻两个膨胀橡胶套之间的间距大于或等于将***的软硬结构面相间岩体中需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面厚度。

上述技术方案中，所述注浆杆由多节注浆筒通过多个螺环依次拼接而成。

上述技术方案中，在每节所述注浆筒的中部沿轴向均开设有一个注浆孔；使用时，构成所述注浆杆的每节注浆筒中部开设的注浆孔均彼此相互连通，并共同构成注浆杆中部沿轴向开设的注浆通道。

上述技术方案中，在每节所述注浆筒的筒壁上沿轴向均开设有若干个注浆口，且每节注浆筒上的每个注浆口均与其中部开设的注浆孔相连通。

上述技术方案中，水泥灌浆装置在使用前，所述注浆杆上的每个注浆口均密封或不密封；在使用时，所述注浆杆除了套设有膨胀橡胶套部位处的注浆口不密封外，其余部位的注浆口均密封。

上述技术方案中，水泥灌浆装置在使用前，所述注浆杆上的每个注浆口均采用密封胶或可拆卸式注浆阀门密封；在使用时，所述注浆杆除了套设有膨胀橡胶套部位处的注浆口不密封外，其余部位的注浆口均采用密封胶密封。

与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)构建了岩体参数爆孔与水泥浆改善的评价体系，二者结合，不仅能应用于软硬结构面交互的情况，更可用于其他含裂隙的岩石评价中。

(2)可以将泥浆准确注入软弱结构面，大幅改善其孔壁环境并填充其中存在的空隙，从而增加软弱结构面的强度，减少岩性的差异化。

(3)***可以在任意位置装药，在此基础上可以将***耦合装至坚硬岩石处，以达到破碎效果，在灌浆位置处，可以利用泥浆形成的水泥壁延性大的特点不耦合装药，增加***的持续时间，从而改善***。

(4)采用水泥灌缝装置操作简单，可根据不同地质情况改变，实现循环使用；

(5)使用的填充水泥浆方便易得，成本低廉，可以有效地降低***的总体成本；

(6)在注浆过程中不需要高压冲击破碎岩体，不需要额外的加压设备，配套设施简单。

附图说明

图1为本发明的工艺流程；

图2为某一个软硬结构面相间岩体实施例的地质情况示意图；

图3为另一个软硬结构面相间岩体实施例的地质情况示意图；

图4为基于图2中软硬结构面相间岩体实施例所采取的一种水泥灌缝装置实施例示意图；

图5为图4中水泥灌缝装置实施例在灌浆使用前的剖面示意图；

图6为图4中水泥灌缝装置实施例在灌浆使用时的剖面示意图；

图7为图5中A处放大图；

图8为图6中B处放大图；

图9为基于图3中软硬结构面相间岩体实施例所采取的一种水泥灌缝装置实施例示意图；

图10为图9中水泥灌缝装置实施例在灌浆使用前的剖面示意图；

图11为图9中水泥灌缝装置实施例在灌浆使用时的剖面示意图；

图12为图10中C处放大图；

图13为图11中D处放大图；

附图标记说明：1、注浆杆；1.1、注浆筒；1.2、螺环；2、膨胀橡胶套；3、定位螺栓；4、注浆通道；5、注浆口；6、密封胶；7、注浆阀门。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。

参阅图1所示，本发明提供一种适用于软硬结构面相间岩体的***方法，其具体包含如下步骤：

S1、利用钻孔设备在将要***的软硬结构面相间岩体的相应部位钻***孔；

S2、利用探孔成像装备对***孔内的地质构造进行探查，获取将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面及裂隙发育情况；

S3、利用岩石力学试验系统对将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石强度、弹性模量进行测量，并借助蒙托卡罗方法了解将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面裂隙发育情况；

S4、对将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石强度、弹性模量及裂隙发育情况进行打分，得到将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面所对应的岩体参数分值；

其中，岩体参数分值由结构面的岩体强度所对应的分值、弹性模量所对应的分值以及裂隙发育情况所对应的分值这三部分内容；

S5、根据步骤S4中得到的岩体参数分值，判定出将要***的软硬结构面相间岩体中需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面；

S6、根据步骤S5中判定出的需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面所对应的岩体参数分值情况，确定出需要进行灌浆改善的软弱结构面所需灌注的水泥砂浆类型；

S7、根据步骤步骤S6确定出的水泥砂浆类型，调配出相应水泥罐浆，然后利用水泥灌浆装置对将要***的软硬结构面相间岩体中需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面进行水泥灌浆加固处理；

S8、对经过水泥灌浆加固后的***孔，进行装药***。

具体的说，上述步骤S4、对将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石强度、弹性模量及裂隙发育情况进行打分，得到将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面所对应的岩体参数分值的具体步骤如下：

S41、制作岩体参数打分表，并划分出不同岩体强度、不同弹性模量及不同裂隙发育情况下所对应的分值，参见下表1所示：

表1岩体参数打分表

在上述岩体参数打分表1中，对于岩体强度而言，不同岩体强度等级所对应的分数具体如下：

岩体强度大于等于80MPa时，其对应的分值为1分；

岩体强度小于80MPa且大于等于50MPa时，其对应的分值为2分；

岩体强度小于50MPa且大于等于30MPa时，其对应的分值为3分；

岩体强度小于30MPa时，其对应的分值为5分

在岩体参数打分表1中，对于岩体弹性模量而言，不同岩体弹性模量等级所对应的分数具体如下：

岩体弹性模量大于等于30GPa时，其对应的分值为1分；

岩体弹性模量小于30GPa且大于等于20GPa时，其对应的分值为2分；

岩体弹性模量小于20GPa且大于等于10GPa时，其对应的分值为3分；

岩体弹性模量小于10GPa时，其对应的分值为5分；

在上述岩体参数打分表1中，对于岩体裂隙发育情况而言，不同岩体裂隙发育情况所对应的分数具体如下：

岩体内部无裂隙时，其对应的分值为1分；

岩体内部有微裂隙时，其对应的分值为2分；

岩体内部有1条主裂隙时，其对应的分值为3分；

岩体内部有不小于2条主裂隙时，其对应的分值为5分；

其中，微裂隙表示宽度小于2cm的裂缝，主裂隙表示宽度大于或等于2cm的裂缝；

S42、参照步骤S41中制定的岩体参数打分表(即上表1)，对将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石的强度进行打分，获取将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石的强度所对应的分数值；

S43、参照步骤S41中制定的岩体参数打分表(即上表1)，对将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石的弹性模量进行打分，获取将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石的弹性模量所对应的分数值；

S44、参照步骤S41中制定的岩体参数打分表(即上表1)，对将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石的裂隙发育情况进行打分，获取将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石的裂隙发育情况所对应的分数值；

S45、根据步骤S42至S44获取到的各结构面所对应的岩石强度、弹性模量及裂隙发育情况的分数，进行求和，即可获取将要***的软硬结构面相间岩体中的每个结构面所对应的岩体参数分值；

其中，将要***的软硬结构面相间岩体中的每个结构面所对应的岩体参数分值，具体是通过如下计算(1)求得：

F₁＝S_P+S_E+S_C (1)

式(1)中：F₁表示将要***的软硬结构面相间岩体中某结构面所对应的岩体参数分值；S_P表示将要***的软硬结构面相间岩体中某结构面所对应的岩体强度的打分值；S_E表示将要***的软硬结构面相间岩体中某结构面所对应的岩体弹性模量的打分值；S_C表示将要***的软硬结构面相间岩体中某结构面所对应的岩体裂隙发育情况的打分值。

在上述岩体参数打分表1中，对岩体的强度而言，大于80MPa时对应的分数为1分，代表硬结构面；在小于30MPa时对应的分数为5分，代表软弱结构面；对岩体的弹性模量而言，在大于30GPa时表明其难以变形，对应的分数为1分；在小于10GPa时，岩体在冲击力下变形较小，其可能属于软弱填充层，此时对应的分数为5分；对于裂隙发育而言，无裂隙与微裂隙(即宽度小于2cm)时，***的能量利用充分，其分值较小，为1分或2分；在出现宽度大于2cm的主缝隙后，会形成泄露层，可能会显著干扰***效果，此时的分值居中，为3分；在主裂隙不止存在一条时，因传统的避开泄露层装药的方法不再具有较大可行性，因此其分值最高，为5分。

由上岩体参数打分表1可知，当岩石各项性质均较好时，其所对应的岩体参数分数较低；当岩石被判定为软弱填充层或大裂隙较多时，其所对应的岩体参数分数则显著提高；当岩石强度、弹性模量或裂隙发育情况任一情况达到最大分值5时，此时岩体参数分值最小为7，即任一情况达到最大值5，其它两项均为最小值1，且此时岩体综合情况最差；另外，当其他情况达到7时，例如：有一项分数为3，其他两项均为2时，或者有一项分数为1，其它两项分数均为3时，或者有一项分数为4、一项分数为2、一项分数为1时，以上这些情形下的岩体综合情况也比较差，故而综上所述，在本发明***方法中，认定当岩体参数分值为7以上时，需要进行水泥灌浆改善，并且认定岩体参数分值为7以上的结构面为需要灌浆改善的软弱结构面。

具体的说，上述步骤S5、根据岩体参数分值，判定出将要***的软硬结构面相间岩体中需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面的具体方法为：

根据步骤S4获取的将要***的软硬结构面相间岩体中的每个结构面所对应的岩体参数分值，从中找出岩体参数分值大于或等于7的结构面，此岩体参数分值大于或等于7的结构面即为所求需要进行灌浆改善的软弱结构面；其中，当岩体参数分值等于7时，为将要***的软硬结构面相间岩体刚好达到需进行浇灌水泥浆的情况。

具体的说，上述步骤S6、根据判定出的需要进行灌浆改善的软弱结构面所对应的岩体参数分值情况，确定出需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面所需灌注的水泥砂浆类型的具体步骤如下：

S61、将判定出的需要进行灌浆改善的软弱结构面所对应的岩体参数分值F1减去4，得出相应的水泥浆改善能力分值F2；

S62、制作水泥浆改善能力打分表，并划分出不同水泵强度、不同添加剂下所对应的改善能力分值，参见下表2所示：

表2水泥浆改善能力打分表

在上述水泥浆改善能力打分表2中，对于水泥强度而言，不同水泥强度等级所对应的改善能力分数具体如下：

在水泥强度大于等于50MPa时，其对应的改善能力分值为5分；

在水泥强度小于50MPa且大于等于35MPa时，其对应的改善能力分值为3分；

在水泥强度小于35MPa且大于等于20MPa时，其对应的改善能力分值为2分；

在水泥强度小于20MPa时，其对应的改善能力分值为1分；

在上述水泥浆改善能力打分表2中，对于添加剂而言，不同添加剂对应的改善能力分数具体如下：

在添加剂为纤维+早强剂+膨胀剂时，其对应的改善能力分值为5分；

在添加剂为膨胀剂+早强剂时，其对应的改善能力分值为3分；

在添加剂为早强剂时，其对应的改善能力分值为2分；

在无添加剂时，其对应的改善能力分值为1分；

S63、参照步骤S62中制定的水泥浆改善能力打分表，从表中选取能满足步骤S61所得到的水泥浆改善能力分值条件的水泥浆，此水泥浆即为将要***的软硬结构面相间岩体中需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面所需灌注的水泥砂浆类型。

由上述水泥浆改善能力打分表2可知，对于水泥强度而言，当水泥为高强水泥(≥50MPa)时，由于其改善效果最佳，故而其对应的改善能力的分数最高，为5分；在水泥强度小于20MPa时，再加上一般水泥产生一定强度需要时间，使水泥在此时仅能起到填充裂隙的效果，故而其改善作用最小，其对应的改善能力的分数最低，为1分；对于添加剂而言，由于纤维对水泥浆的拉伸强度改善效果最佳，另外在配合早强剂、膨胀剂，可最大效应的发挥水泥的改善效果，故而其对应的改善能力的分数也最高，为5分。

在实际试验的过程中，发现在岩体参数分数F1为7分(即刚达到需浇灌水泥浆的情况)时，若采用小于35MPa，大于20MPa的水泥配合无添加剂情况，即可填充裂隙并加强岩石的强度与整体性，或使用小于20MPa的水泥配合早强剂也能达到相近的效果。而在对照上水泥浆改善能力打分表1时，可以发现，强度小于35MPa，大于20MPa的水泥配合无添加剂或强度小于20MPa的水泥配合早强剂，其对应的水泥浆改善能力分值F2均为3分，而此时的岩石参数与水泥浆改善效果的分数差值为4(即F1-F2)；因此，我们判定当将要***的软硬结构面相间岩体在岩体性质系数与水泥浆系数分值相差为4时，就可以满足***要求，而这也即是我们进行水泥浆选定的条件。故而，我们可以采用在岩体性质系数确定后，即可通过将其对应的岩体参数分值F1减去4来选定相应的需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面所需灌注的水泥砂浆类型。

作为步骤S7中所采用的水泥灌浆装置的一种实施例：参阅图4或图9所示，其包含有一个注浆杆1以及可滑动套设注浆杆1上的至少两个膨胀橡胶套2；在注浆杆1的中部沿轴向还开设有一条注浆通道4，在注浆杆1的杆壁上沿轴向还开设有若干个注浆口5，且每个注浆口5均与注浆杆1的中部开设的注浆通道4相连通；上述水泥灌浆装置实施例在使用时，每个膨胀橡胶套2均通过定位螺栓3固定在注浆杆1的外杆壁上，且每相邻两个膨胀橡胶套2之间的间距H大于或等于将***的软硬结构面相间岩体中一个需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面厚度。

具体的说，上述注浆杆1由多节注浆筒1.1通过多个螺环1.2依次拼接而成。且在每节注浆筒1.1的中部沿轴向均开设有一个注浆孔；在每节注浆筒1.1的筒壁上沿轴向均开设有若干个注浆口5，且每节注浆筒1.1上的每个注浆口5均与其中部对应开设的注浆孔相连通。使用时，参阅图5和图6所示，构成注浆杆1的每节注浆筒1.1中部开设的注浆孔均彼此相互连通，并共同构成注浆杆1中部沿轴向开设的注浆通道4。

具体的说，在本实施例中，水泥灌浆装置在使用前，注浆杆1上的每个注浆口5均密封或不密封；在使用时，注浆杆1除了套设有膨胀橡胶套2部位处的注浆口5不密封外，其余部位的注浆口5均密封。

更具体的说，在本实施例中，水泥灌浆装置在使用前，注浆杆1上的每个注浆口5均可以采用密封胶6或可拆卸式注浆阀门7密封；在使用时，注浆杆1除了套设有膨胀橡胶套2部位处的注浆口5不密封外，其余部位的注浆口4均采用密封胶6密封。

另外说明：在上述实施例中，注浆杆1的长度以及膨胀橡胶套2的数量均是可以依据待***处理的软硬结构面相间岩体的地质情况(即岩层分布情况)来进行调整；例如图2所示，当待***处理的软硬结构面相间岩体只有一个需要进行灌浆改善的软弱结构面时，此水泥灌浆装置就仅需两个膨胀橡胶套2，且这两个膨胀橡胶套2之间的间距就等于或略大于这个需要进行灌浆改善的软弱结构面厚度；当待***处理的软硬结构面相间岩体有两个需要进行灌浆改善的软弱结构面时(如图3所示)，此水泥灌浆装置就需三个或四个膨胀橡胶套2，且每相邻两个膨胀橡胶套2之间的间距就等于或略大于一个需要进行灌浆改善的软弱结构面厚度。

下面结合两个具体实施例来分别阐述一下，本发明步骤S4具体是如何对将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面岩石强度、弹性模量及裂隙发育情况进行打分，并得到将要***的软硬结构面相间岩体的各结构面所对应的岩体参数分值的，步骤S5具体是如何根据岩体参数分值，判定出将要***的软硬结构面相间岩体中需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面，步骤S6具体是如何根据判定出的需要进行灌浆改善的软弱结构面所对应的岩体参数分值情况，确定出需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面所需灌注的水泥砂浆类型，以及步骤S7具体是如何利用水泥灌浆装置对将要***的软硬结构面相间岩体中需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面处进行水泥灌浆加固处理的：

实施例1：参阅图2所示，为采用本发明***方法探查到的某待***的软硬结构面相间岩体实施例的地质情况示意图，在图2中，第1层和第3层均为花岗岩，且花岗岩的强度为127MPa，弹性模量为32GPa；第2层为板岩，且板岩的强度为45MPa，弹性模量为21GPa；另外，在第1层的花岗岩内部还有一条东西走向的微裂隙；在第3层的花岗岩内部无裂隙；在第2层的板岩内部含2条主裂隙。

按照上述岩体参数打分表1中的打分方法，可以求得：

第1层花岗岩对应的岩体参数分值F1＝1(即强度对应的分值)+1(即弹性模量对应的分值)+2(即裂隙发育对应的分值)＝4；

第2层板岩对应的岩体参数分值F1＝3(即强度对应的分值)+2(即弹性模量对应的分值)+5(即裂隙发育对应的分值)＝10；

第3层花岗岩对应的岩体参数F1＝1(即强度对应的分值)+1(即弹性模量对应的分值)+1(即裂隙发育对应的分值)＝3。

根据岩体参数分值F1大于等于7分时，有必要进行水泥浆灌注改善爆孔情况，可以判定在此实施例中的板岩必须进行水泥砂浆的浇筑加固，因此在本实施例中，板岩所在的结构面即为需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面。

根据岩体参数分值F1与水泥浆改善能力分值F2相差4分来选择水泥浆类型的方法，可以求得板岩所在的结构面至少需要采用能满足水泥浆改善能力分数为6的水泥浆类型才可以实现灌封要求；故此，对照上述水泥浆改善能力打分表2，我们可以选定水泥强度为35MPa(对应的改善能力分数为3分)并添加膨胀剂与早强剂(对应的改善能力分数3分)的水泥浆来满足对板岩结构面层的灌封加固处理。

在此实施例1中，参阅图4至8所示，水泥灌浆装置由一个注浆杆1以及两个膨胀橡胶套2组成；且在使用前开设在注浆杆1的注浆口5均不密封。

当采用本实施例1对板岩所在的结构面进行水泥灌浆加固处理时，其具体操作过程如下：

在精确定位出需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面(即板岩所在的结构面)位置后，先调节两个膨胀橡胶套2在注浆杆1的位置，使这两个膨胀橡胶套2之间的距离H可以在最小值内包含住板岩这个需要灌浆改善的软弱结构面；然后再将多余的注浆杆1部分拆掉；接着再在拧紧定位螺栓3，使上、下两个膨胀橡胶套2与注浆杆1固定；而后再用密封胶6将注浆杆1上除了被两个膨胀橡胶套2覆盖住的注浆口5之外的其余每个注浆口5都封堵住；接着再向***孔内注浆，浆液首先会沿注浆杆1中部的注浆通道4注入到位于注浆杆1下部的膨胀橡胶套2内，待其膨胀并与外部***孔壁贴合后，浆液会继续在注浆通道4内提升，随后到达上部膨胀橡胶套2内，使得上部膨胀橡胶套2膨胀与外部***孔壁贴合；继续注浆，注浆通道4内压力逐渐增大，使注浆杆1上注浆口5处的密封胶6在压力作用下破坏，进而使得注浆通道4内的浆液从注浆口5处开始向注浆杆1与软弱结构面(即板岩所在的结构面)之间的空隙内填充，形成护壁并填充软弱结构面的空隙，进而达到改善***孔的目的。

实施例2：参阅图3所示，为采用本发明***方法探查到的另一个待***的软硬结构面相间岩体实施例的地质情况示意图，在图3中，第1层和第3层均为砂岩，且砂岩的强度为67MPa，弹性模量为27GPa；第2层为泥岩，且泥岩的强度为23MPa，弹性模量为12GPa；第4层为泥质砂岩，且泥质砂岩的强度为31MPa，弹性模量为17MPa；另外，在第1层砂岩内部存在1条微裂隙；在第2层泥岩内部存在1条主裂隙；在第3层砂岩内无裂隙存在；在第4层泥质砂岩内部含有1条微裂隙。

按照上述岩体参数打分表1中的打分方法，可以求得：

第1层砂岩对应的岩体参数分值F1＝2(即强度对应的分值)+2(即弹性模量对应的分值)+2(即裂隙发育对应的分值)＝6；

第2层泥岩对应的岩体参数分值F₁＝5(即强度对应的分值)+3(即弹性模量对应的分值)+3(即裂隙发育对应的分值)＝11；

第3层砂岩对应的岩体参数分值F₁分数＝2(即强度对应的分值)+2(即弹性模量对应的分值)+1(即裂隙发育对应的分值)＝5；

第4层泥质砂岩对应的岩体参数分值F₁＝3(即强度对应的分值)+3(即弹性模量对应的分值)+2(即裂隙发育对应的分值)＝8；

根据岩体参数分值F1大于等于7分时，有必要进行水泥浆灌注改善爆孔情况，可以判定在此实施例中的泥岩和砂质泥岩必须进行水泥砂浆的浇筑，因此，本实施例中泥岩和砂质泥岩所在的结构面即为需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面。

根据岩体参数分值F1与水泥浆改善能力分值F2相差4分来选择水泥浆类型的方法，可以求得泥岩所在的结构面至少需要采用能满足水泥浆改善能力分数为7的水泥浆类型才可以实现灌封要求；砂质泥岩所在的结构面至少需要采用能满足水泥浆改善能力分数为4的水泥浆类型才可以实现灌封要求；故此，对照上述水泥浆改善能力打分表2，对于泥岩可以选定水泥强度为50MPa(对应的改善能力分数为5分)并添加早强剂(对应的改善能力分数2分)的水泥浆来满足灌封加固；对于砂质泥岩可以选定水泥强度为35MPa(对应的改善能力分数为3分)且无添加剂(对应的改善能力分数为1分)的水泥浆或者选定水泥强度为20MPa并添加早强剂(对应的的改善能力分数为2分)的水泥浆来满足灌封加固。

在此实施例2中，参阅图9至图13所示，水泥灌浆装置由一个注浆杆1以及四个膨胀橡胶套2组成；且在使用前开设在注浆杆1的注浆口5均采用可拆卸式注浆阀门7密封。

当采用本实施例2对泥岩和砂质泥岩所在的结构面进行水泥灌浆加固处理时，其具体操作过程如下：

在精确定位出需要进行水泥灌浆改善的软弱结构面(即泥岩和砂质泥岩所在的结构面)位置后，先调节四个膨胀橡胶套2在注浆杆1的位置，使这四个膨胀橡胶套2之间的距离(H1、H2)可以在最小值内分别包含住泥岩和砂质泥这两个需要灌浆改善的软弱结构面；然后再将多余的注浆杆1部分拆掉；接着再在拧紧定位螺栓3之前，将上、中、下这四个膨胀橡胶套2内包含的注浆口5处的可拆卸式注浆阀门7拆下，然后再拧紧定位螺栓3使这三个膨胀橡胶套2与注浆杆1固定好；而后将其余注浆口5处的可拆卸式注浆阀门7拆下，并用密封胶6封堵住；接着再向***孔内注浆，浆液会通上述实施例1中所示的一样，依次使三个膨胀橡胶套2膨胀至与外部***孔壁贴合，使注浆口5处的密封胶6破坏，使浆液从注浆口5处向注浆杆1与软弱结构面(即板岩所在的结构面)之间的空隙内填充，形成护壁并填充软弱结构面的空隙，进而达到改善***孔的目的。此实施例2与实施例1的水泥浆灌缝过程基本上都是一样，唯一的不同之处，实施例2有两个需要进行水泥灌缝改善的软弱结构面。

最后说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。