本发明属于载荷测试，具体涉及一种凿岩机随钻参数测量装置和岩石抗压强度的计算方法。
背景技术：
1、岩体包含着各类不同岩性的结构体并充斥着大量随机分布的结构面与裂隙。目前的勘察手段仅能给出大致的围岩分级情况，只有当隧道开挖后岩体暴露，根据暴露的岩体确定出详细的岩体情况，虽然得到的岩体数据是比较详细的，但是这些数据要在隧道开挖后才能得到，即不能在隧道开挖前得到详细的岩体数据，导致数据存在滞后性。
2、为此，现有技术人员通过地质雷达等超前预报手段对掌子面前方岩体进行预测，来保障在隧道开挖前就能得到岩体数据，但是该岩体数据相对于根据暴露岩体测量的数据仍存在较大的误差。
3、综上，现有获取岩体数据的方法不能兼顾获取岩体数据的准确性和超前性。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种凿岩机随钻参数测量装置和岩石抗压强度的计算方法，其设计新颖合理，结构简单，测量精度高，便于推广使用。
2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
3、一种凿岩机随钻参数测量装置，该凿岩机包括底座、两个设置在底座上的支撑杆和设置在两个所述支撑杆上的圆盘，以及设置在圆盘上的导轨横梁和设置在所述导轨横梁上且能沿导轨横梁移动的风动凿岩机体，所述风动凿岩机体中穿设有钎杆，所述钎杆的尾部设置有连接套筒，所述连接套筒中安装钻杆，所述导轨横梁靠近钻头设置有掐纤器，所述钻杆穿过掐纤器，该测量装置包括设置在钎杆尾部与连接套筒连接处的轴力测量模块与扭矩测量模块、用于检测钻杆转速的转速测量模块和用于检测钻进深度的钻进深度测量模块；
4、所述轴力测量模块包括沿钎杆尾部与连接套筒连接处周向贴设的第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片，所述第一应变片和第三应变片的长度方向沿轴向布设，所述第二应变片和第四应变片的长度方向与轴向呈垂直布设；所述第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片连接成第一全桥测量电路；
5、所述扭矩测量模块包括沿钎杆尾部与连接套筒连接处周向贴设的第五应变片和第六应变片，所述第五应变片和第六应变片的长度方向沿轴向布设，所述第五应变片和第六应变片与第一应变片和第四应变片间隔布设，所述第五应变片、第六应变片和两个无感电阻连接成第二全桥测量电路。
6、进一步地，转速测量模块包括设置在风动凿岩机体上的l形板、设置在l形板上的磁钢、粘设在连接套筒上的采集箱和设置在采集模箱靠近磁钢侧面的霍尔传感器；根据霍尔传感器的输出电压确定钻杆转速；
7、所述采集箱内设置有应变片采集模块，所述第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片以及第五应变片和第六应变片均与所述应变片采集模块连接。
8、进一步地，钻进深度测量模块为设置在l形板上的拉线位移计，所述拉线位移计的测量绳端部与掐纤器连接，所述拉线位移计用于测量钻进位移。
9、进一步地，拉线位移计和所述应变片采集模块均与无线动态应变仪连接，所述无线动态应变仪通过无线ap模块与计算机连接。
10、本发明还公开了一种岩石抗压强度的计算方法，该方法包括有如下步骤：利用上述的一种凿岩机随钻参数测量装置进行数据测量，根据测量数据确定抗压强度，所述测量数据包括有钎尾粘贴应片处的横截面积、入射波能量、透射波能量和反射波能量；
11、获取轴力做功的比例系数、推进力做功的比例系数、扭矩做功的比例系数、推进力破岩能量、钻进速度、钻头面积和钻进时间确定出延时抗压强度；
12、所述抗压强度的计算公式为：
13、
14、其中，wi为轴力破岩能量，wp为推进力破岩能量，wr为扭矩破岩能量，k1为轴力做功的比例系数，k2为推进力做功的比例系数，k3为扭矩做功的比例系数，v为钻进速度，a2为钻头面积，t为钻进时间，k为钻进比能和抗压强度的比例系数；
15、所述轴力破岩能量的计算公式为：
16、
17、其中，a1为钎尾粘贴应片处的横截面积，c0为应力波在钎尾与钻杆中的传播速度，e为钎尾的弹性模量，t为钻进时间，σrs为入射波能量，σzs为透射波能量，σfs为反射波能量；
18、所述扭矩破岩能量的计算公式为：
19、wr＝2πnm-w0-wrf-wf
20、其中，m为钻杆扭矩，n为钻杆转速，w0为空转产生的扭矩做功，wrf为钻杆与岩壁摩擦做功，wf为克服钻头与钻孔底部摩擦所需要的能量；
21、所述推进力破岩能量的计算公式为：
22、wp＝fp×hp
23、其中，fp为推进力，hp为压入深度。
24、进一步地，轴力做功的比例系数、推进力做功的比例系数、扭矩做功的比例系数和钻进比能和抗压强度的比例系数的确定过程为：在随钻侧孔周边设定长度范围内进行钻孔取芯，将取出的岩芯按照钻孔深度排列，对岩芯进行单轴抗压强度试验与点荷载试验得到对应的抗压强度、轴力破岩能量、推进力破岩能量、扭矩破岩能量、钻进速度、钻头(14)面积和钻进时间数据，根据抗压强度的计算公式对实验得到的数据进行多元线性回归拟合，得到对应的轴力做功的比例系数、推进力做功的比例系数、扭矩做功的比例系数和钻进比能和抗压强度的比例系数。
25、进一步地，测量数据还包括有钻杆转速。
26、进一步地，测量数据还包括有钻进深度和压入深度，根据所述钻进深度确定钻进速度，钻进速度的计算公式为：
27、
28、其中，hi为i时刻的钻进深度，ti为i时刻的采样时间，hi为i时刻的钻进深度，ti为i时刻的采样时间。
29、进一步地，钻进深度和压入深度为经过预处理后的数据，预处理过程为：利用sym8小波函数对测量数据进行筛选，对筛选后的数据进行降噪，当检测到缺失的数据时，利用相邻数据线性插值法确定出要填充数据进行填充。
30、进一步地，钻杆扭矩的计算公式为：
31、m＝g0×γ
32、其中，g0为钎尾的剪切模量，γ钎尾横截面的切应变。
33、本发明与现有技术相比具有以下优点：
34、本发明的凿岩机随钻参数测量装置通过在钎杆尾部与连接套筒连接处周向贴设第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片来检测对应的应力应变，根据应力应变得到对应的应力波等数据。通过与第一应变片和第四应变片间隔布设第五应变片和第六应变片来检测对应的扭矩数据。从而获取未开挖的岩体相关数据，相比现有技术，该测量装置的测量数据兼顾准确性和超前性。
35、本发明的岩石抗压强度的计算方法，通过利用凿岩机随钻参数测量装置的测量数据来计算对应的抗压强度，不仅保障了抗压强度数据的准确性，还方便研究人员及时根据岩体抗压强度进行研究分析。
36、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种凿岩机随钻参数测量装置，该凿岩机包括底座(15)、两个设置在底座(15)上的支撑杆和设置在两个所述支撑杆上的圆盘(7)，以及设置在圆盘(7)上的导轨横梁(8)和设置在所述导轨横梁(8)上且能沿导轨横梁(8)移动的风动凿岩机体(5)，所述风动凿岩机体(5)中穿设有钎杆(16)，所述钎杆(16)的尾部设置有连接套筒(1)，所述连接套筒(1)中安装钻杆(12)，所述导轨横梁(8)靠近钻头(14)设置有掐纤器(13)，所述钻杆(12)穿过掐纤器(13)，其特征在于：该测量装置包括设置在钎杆(16)尾部与连接套筒(1)连接处的轴力测量模块(9)与扭矩测量模块(10)、用于检测钻杆(12)转速的转速测量模块和用于检测钻进深度的钻进深度测量模块；
2.按照权利要求1所述的一种凿岩机随钻参数测量装置，其特征在于：所述转速测量模块包括设置在风动凿岩机体(5)上的l形板(3)、设置在l形板(3)上的磁钢(2)、粘设在连接套筒(1)上的采集箱(11)和设置在采集模箱(11)靠近磁钢(2)侧面的霍尔传感器(6)；根据霍尔传感器(6)的输出电压确定钻杆转速；
3.按照权利要求2所述的一种凿岩机随钻参数测量装置，其特征在于：所述钻进深度测量模块为设置在l形板(3)上的拉线位移计(4)，所述拉线位移计(4)的测量绳端部与掐纤器(13)连接，所述拉线位移计(4)用于测量钻进位移。
4.按照权利要求3所述的一种凿岩机随钻参数测量装置，其特征在于：所述拉线位移计(4)和所述应变片采集模块均与无线动态应变仪连接，所述无线动态应变仪通过无线ap模块与计算机连接。
5.一种岩石抗压强度的计算方法，其特征在于，该方法包括有如下步骤：利用权利要求1-4任意一项所述的一种凿岩机随钻参数测量装置进行数据测量，根据测量数据确定抗压强度，所述测量数据包括有钎尾粘贴应片处的横截面积、入射波能量、透射波能量和反射波能量；
6.根据权利要求5所述的一种岩石抗压强度的计算方法，其特征在于，所述轴力做功的比例系数、推进力做功的比例系数、扭矩做功的比例系数和钻进比能和抗压强度的比例系数的确定过程为：在随钻侧孔周边设定长度范围内进行钻孔取芯，将取出的岩芯按照钻孔深度排列，对岩芯进行单轴抗压强度试验与点荷载试验得到对应的抗压强度、轴力破岩能量、推进力破岩能量、扭矩破岩能量、钻进速度、钻头(14)面积和钻进时间数据，根据抗压强度的计算公式对实验得到的数据进行多元线性回归拟合，得到对应的轴力做功的比例系数、推进力做功的比例系数、扭矩做功的比例系数和钻进比能和抗压强度的比例系数。
7.根据权利要求5所述的一种岩石抗压强度的计算方法，其特征在于，所述测量数据还包括有钻杆(12)转速。
8.根据权利要求5所述的一种岩石抗压强度的计算方法，其特征在于，所述测量数据还包括有钻进深度和压入深度，根据所述钻进深度确定钻进速度，钻进速度的计算公式为：
9.根据权利要求7所述的一种岩石抗压强度的计算方法，其特征在于，钻进深度和压入深度为经过预处理后的数据，预处理过程为：利用sym8小波函数对测量数据进行筛选，对筛选后的数据进行降噪，当检测到缺失的数据时，利用相邻数据线性插值法确定出要填充数据进行填充。
10.根据权利要求5所述的一种岩石抗压强度的计算方法，其特征在于，所述钻杆(12)扭矩的计算公式为：
