CN117113614B - 钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法及系统 - Google Patents
钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及隧道智能施工技术领域，涉及钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法及系统，其包括以下步骤：一、根据全电脑三臂凿岩台车冲击‑推进‑旋转破岩方式，计算围岩弹性变形能；二、基于能量法和凿岩台车采集的钻进参数，解析单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量；三、根据炮孔绝对坐标与掌子面外轮廓图，精细化解析掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量。本发明实现了掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量精细化解析，能够指导隧道智能建造。
Description
技术领域
本发明涉及隧道智能施工技术领域，具体地说，涉及一种钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法及系统。
背景技术
大规模的隧道工程建设，需要人机物料的全方位保障，由于当前国内人工红利逐渐丧失，人口老龄化的问题日渐凸显，导致隧道建造过程中人工劳动成本逐渐攀升，原有的依靠“人海战术”，分部式、粗放式建造方式难以满足当今隧道智能化建造需求。隧道掌子面围岩物理力学参数直接影响了掌子面稳定性，掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量更直接影响了掌子面围岩级别和支护设计。
传统岩体室内试验获取抗压强度和弹性模量的方法人力、物力耗费较大，难以指导当前隧道智能化设计和施工，如通过钻进参数快速便捷的解析掌子面围岩抗压强度和弹性模量等参数，根据解析结果进行岩体质量评价、掌子面稳定性分析，将极大的保障全断面法隧道智能建造安全，降低隧道建造成本。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法及系统，其能够实现掌子面围岩单轴抗压强度、弹性模量的精细化解析。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法，包括以下步骤：
S1、根据全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩方式，计算围岩弹性变形能；
S2、基于能量法和凿岩台车采集的钻进参数，解析单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量；
S3、根据炮孔绝对坐标与掌子面外轮廓图，精细化解析掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量。
优选的，所述步骤S1中的根据全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩方式，计算围岩弹性变形能，具体包括如下：
S11、全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩过程中，利用机器参数、钻进参数、钻孔参数计算冲旋比能；
S12、基于全电脑三臂凿岩台车的冲旋比能，计算围岩弹性变形能。
优选的，所述步骤S11具体包括：以冲旋比能ISE作为岩体可钻性指标，冲旋比能ISE是钻头冲击-推进-旋转破碎岩体过程中，破碎单位体积的岩体所需能量，由冲击比能、推进比能和旋转比能构成；冲旋比能ISE计算公式如下：
ISE＝ec+et+er 式(1)
式中：ISE是冲旋比能，Pa；ec是冲击比能，Pa；er是旋转比能，Pa；et是推进比能，Pa；
冲击比能指凿岩台车冲击-推进-旋转破岩过程中，冲击油缸输出的冲击能量与破岩体积的比值，计算公式如下：
式中：Pc是压力传感器监测的冲击油缸出油口油压，Pa；Vd是流量计监测的钻头进给速度，m/s；DcA是冲击油缸活塞后直径，m；DcB是冲击油缸活塞前端直径，m；Sc是冲击活塞设计行程，m；mc是冲击活塞质量，kg；D是钻孔直径，m。
推进比能指冲击-推进-旋转破岩过程中，推进油缸输出的推进比能计算公式如下：
式中：Pt是推进油缸出油口的油压，Pa；Dt是推进油缸的直径，m；
旋转比能指冲击-推进-旋转破岩过程中，旋转马达输出的旋转能量与破岩体积的比值，计算公式如下：
式中：Pr为马达旋转时进油口压力，即监测的钻进参数回转压力，Pa；Vr是钻具回转速度，单位r/s；qr为液压马达排量，即马达每转动一周排出的流量，单位ml/r或cc；ir为旋转马达的减速比。
由式(1)～式(4)得到冲旋比能ISE计算公式为：
式(5)中包含了机器参数、传感器监测的随钻参数、钻孔参数三类13项变量，其中推进活塞后端直径(Dt)、钻具转速(Vr)、马达排量(qr)、减速比(ir)、冲击活塞后端直径(DcA)、冲击活塞前端直径(DcB)、冲击行程(Sc)、冲击活塞质量(mc)是凿岩机的机器参数，在凿岩台车出厂时或钻孔前设置；进给速度(Vd)、推进压力(Pt)、打击压力(Pc)和回转压力(Pr)是钻头钻进过程中传感器实时采集的随钻参数；钻孔直径(D)是钻孔参数，用于计算钻孔面积。
优选的，所述步骤S12具体包括：单位体积的岩体单元在外载作用下产生变形，设该过程与外界没有热交换，机械的输出能量全部转换为岩体内能，具体包括岩体的耗散能和岩体的弹性变形能，在式(5)的基础上，引入弹性变形能转换系数K，则有：
式中：K是机械输出的能量转换为围岩弹性变形能的转换系数，Rb是岩体的单轴抗压强度，Pa；Eb是岩体的弹性模量，Pa。
优选的，所述步骤S2中的基于能量法和凿岩台车采集的钻进参数，解析单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量，具体包括如下：
S21、沿钻进方向，以2cm为粒度，网格化炮孔；
S22、炮孔各单元区域内围岩单轴抗压强度和弹性模量的解析；
S23、单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量的解析。
优选的，所述步骤S21具体包括：全电脑三臂凿岩台车的机器参数和钻孔参数是钻孔前机器设置的参数，同时，全电脑三臂凿岩台车每2cm可自动采集一次的钻进参数，故沿着钻进方向，以2cm为粒度，将炮孔网格化，具体方法为：
式中：n是掌子面炮孔以2cm为单位划分的单元数量；L是钻头钻进的总长度，cm。
优选的，所述步骤S22具体包括：根据式(6)和炮孔网格化的粒度(2cm)，炮孔各单元区域内围岩单轴抗压强度和弹性模量的计算公式如下：
式中：Rb，i是第i个2cm钻进区域内岩体的单轴抗压强度解析结果；Eb，i是第i个2cm钻进区域内岩体的弹性模量解析结果；ISEi是第i个2cm钻进区域钻进起点的钻进比能，Pa；ISEi+1是第i个2cm钻进区域钻进终点的钻进比能，Pa。
优选的，所述步骤S23具体包括：根据式(7)和式(8)，掌子面单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量的计算公式如下：
式中：Rb，j是掌子面第j个炮孔的名义单轴抗压强度，Pa；Eb，j掌子面第j个炮孔的名义弹性模量，Pa。
优选的，根据炮孔绝对坐标与掌子面外轮廓图，精细化解析掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量，具体包括：
1)根据炮孔位置信息与掌子面外轮廓图绝对坐标，对掌子面分块；
以隧道中轴线和拱顶点为基准，按上下、左右间距2m为单位，将掌子面岩体划分为m个块；
2)基于掌子面分块结果和单个炮孔名义的围岩单轴抗压强度和弹性模量解析结果，精细化解析计算掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量；
在掌子面分块的基础上，对各单个炮孔名义单轴抗压强度和名义弹性模量开展数理统计工作，计算掌子面各区域名义单轴抗压强度和名义弹性模量，计算方法为：
式中：Rb,m是掌子面第m号区域的名义单轴抗压强度，Pa；Eb,m是掌子面第m号区域的名义弹性模量，Pa；Rb,j是掌子面第m号区域第j号炮孔的名义单轴抗压强度，Pa；Eb,j是掌子面第m号区域第j号炮孔的名义弹性模量，Pa；M是掌子面第m号区域内炮孔数量。
另外，为实现上述目的，本发明还提供了如下技术方案：一种钻爆法隧道掌子面围岩力学参数精细化解析系统，所述系统包括：
围岩弹性变形能计算模块：根据全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩方式，计算围岩弹性变形能；
单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量解析模块：基于能量法和凿岩台车采集的钻进参数，解析单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量；
掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量解析模块：根据炮孔绝对坐标与掌子面外轮廓图，精细化解析掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量。
本发明的有益效果是：本发明根据全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩方式，采用能量法，形成了基于钻进参数、机器参数、钻孔参数的围岩弹性变形能计算方法；基于能量法和凿岩台车采集的钻进参数，解析单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量；根据炮孔绝对坐标与掌子面外轮廓图，精细化解析掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量。本发明减少了掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量测试过程中人力、物力的投入，助力了钻爆法隧道智能化建造。
附图说明
图1为实施例中钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法流程示意图；
图2为实施例中隧道掌子面炮孔分布示意图；
图3为实施例中掌子面分块示意图；
图4为实施例中掌子面围岩单轴抗压强度精细化解析结果示意图；
图5为实施例中掌子面围岩弹性模量精细化解析结果示意图；
图6为实施例中钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析系统模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
实施例1
隧道断面开挖尺寸的增大，隧道掌子面围岩物理力学参数直接影响了掌子面稳定性，掌子面围岩抗压强度和弹性模量更直接影响了掌子面围岩级别和支护设计。传统岩体室内试验获取抗压强度和弹性模量的方法人力、物力耗费较大，难以指导当前隧道智能化设计和施工。
为此，发明人通过长期的研究和实践，提出了一种钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法，根据解析结果进行岩体质量评价、掌子面稳定性分析，将极大的保障全断面法隧道智能建造安全，降低隧道建造成本。
如图1所示，本实施例提供了一种钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法，其包括以下步骤：
步骤S1：根据全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩方式，计算围岩弹性变形能。
1)全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩过程中，利用机器参数、钻进参数、钻孔参数计算冲旋比能；
以冲旋比能ISE作为岩体可钻性指标，冲旋比能ISE是钻头冲击-推进-旋转破碎岩体过程中，破碎单位体积的岩体所需的能量，由冲击比能、推进比能和旋转比能构成。冲旋比能ISE计算公式如下：
ISE＝ec+et+er 式(1)
式中：ISE是冲旋比能，Pa；ec是冲击比能，Pa；er是旋转比能，Pa；et是推进比能，Pa。
冲击比能指凿岩台车冲击-推进-旋转破岩过程中，冲击油缸输出的冲击比能计算公式如下：
式中：Pc是压力传感器监测的冲击油缸油压，Pa；Vd是位移传感器监测的进给速度，m/s；DcA是冲击油缸活塞后直径，m；DcB是冲击油缸活塞前端直径，m；Sc是活塞设计行程，m；mc是冲击活塞质量，kg；D是钻孔直径，m。
推进比能指冲击-推进-旋转破岩过程中，推进油缸输出的推进比能计算公式如下：
式中：Pt为活塞推进油缸后腔压力，也是推进油缸进油口压力，即监测的钻进参数推进压力，Pa；Dt是推进油缸活塞直径，单位m。
旋转比能指冲击-推进-旋转破岩过程中，旋转马达输出的旋转比能计算公式如下：
式中：Pr为马达旋转时进油口压力，即监测的钻进参数回转压力，Pa；Vr是钻具回转速度，单位r/s；qr为液压马达排量，即马达每转动一周排出的流量，单位ml/r或cc；ir为回转机构减速比。
由式(1)～式(4)得到冲旋比能ISE计算公式为：
式(5)中包含了机器参数、传感器监测的钻进参数、钻孔参数等三类13项变量。其中活塞后端直径(Dt)、钻具转速(Vr)、马达排量(qr)、减速比(ir)、活塞后端直径(DcA)、活塞前端直径(DcB)、冲击行程(Sc)、冲击活塞质量(mc)是凿岩机的机器参数，在凿岩台车出厂时或钻孔前设置；进给速度(Vd)、推进压力(Pt)、打击压力(Pc)和回转压力(Pr)是钻头钻进过程中传感器实时采集的随钻参数；钻孔直径(D)是钻孔参数，用于计算钻孔面积。
某全电脑三臂凿岩台车冲旋比能ISE参数如表1所示。
表1某全电脑三臂凿岩台车冲旋比能ISE参数
2)基于全电脑三臂凿岩台车的冲旋比能，计算围岩弹性变形能。
单位体积的岩体单元在外载作用下产生变形，设该过程与外界没有热交换，机械的输出能量全部转换为岩体内能，具体包括岩体的耗散能和岩体的弹性变形能，在式(5)的基础上，引入弹性变形能转换系数K，则有：
式中：K是机械输出的能量转换为围岩弹性变形能的转换系数，Rb是岩体的单轴抗压强度，Pa；Eb是岩体的弹性模量，Pa。
步骤S2：基于能量法和凿岩台车采集的钻进参数，解析单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量。
1)沿钻进方向，以2cm为粒度，网格化炮孔；
全电脑三臂凿岩台车的机器参数和钻孔参数是钻孔前机器设置的参数，同时，全电脑三臂凿岩台车每2cm可自动采集一次的钻进参数，故沿着钻进方向，以2cm为粒度，将炮孔网格化，具体方法为：
式中：n是掌子面炮孔以2cm为单位划分的单元数量；L是钻头钻进的总长度，cm。
2)炮孔各单元区域内围岩单轴抗压强度和弹性模量的解析
根据式(6)和炮孔网格化的粒度(2cm)，炮孔各单元区域内围岩单轴抗压强度和弹性模量的计算公式如下：
式中：Rb，i是第i个2cm钻进区域内岩体的单轴抗压强度解析结果；Eb，i是第i个2cm钻进区域内岩体的弹性模量解析结果；ISEi是第i个2cm钻进区域钻进起点的钻进比能，Pa；ISEi+1是第i个2cm钻进区域钻进终点的钻进比能，Pa。
以1号块体区域内，任一炮孔为例，基于各炮孔单元区域内钻进起点和终点的钻进比能计算结果，目标炮孔各钻进区域内的围岩单轴抗压强度和弹性模量的计算结果示例如表2所示。
表2炮孔各钻进区域内的围岩单轴抗压强度和弹性模量的计算结果示例
3)单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量的解析
根据式(7)和式(8)，掌子面各单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量的计算公式如下：
式中：Rb,j是掌子面第j个炮孔的名义单轴抗压强度，Pa；Eb,j掌子面第j个炮孔的名义弹性模量，Pa。
以1号块体区域内，任一炮孔为例，基于炮孔各单元区域内围岩单轴抗压强度和弹性模量的解析结果，利用式(9)计算了单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量，其计算结果示例如表3所示。
表3单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量计算结果示例
步骤S3：根据炮孔位置信息与掌子面外轮廓图绝对坐标，精细化解析掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量。
1)根据炮孔位置信息与掌子面外轮廓图绝对坐标，对掌子面分块，隧道掌子面炮孔分布示意图如图2所示；
以隧道中轴线和拱顶点为基准，按上下、左右间距2m为单位，将掌子面岩体划分为m个块，掌子面分块示意图如图3所示。
2)基于掌子面分块结果和单个炮孔名义的围岩单轴抗压强度和弹性模量解析结果，精细化解析计算掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量。
在掌子面分块的基础上，对各单个炮孔名义单轴抗压强度和名义弹性模量开展数理统计工作，计算掌子面各区域名义单轴抗压强度和名义弹性模量，计算方法为：
式中：Rb,m是掌子面第m号区域的名义单轴抗压强度，Pa；Eb,m是掌子面第m号区域的名义弹性模量，Pa；Rb,j是掌子面第m号区域第j号炮孔的名义单轴抗压强度，Pa；Eb,j是掌子面第m号区域第j号炮孔的名义弹性模量，Pa；M是掌子面第m号区域内炮孔数量。
掌子面围岩单轴抗压强度精细化结果如图4所示，掌子面围岩弹性模量精细化结果如图5所示。
实施例2
一种钻爆法隧道掌子面围岩力学参数精细化解析系统，如图6所示，系统具体包括：围岩弹性变形能计算模块、单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量解析模块和掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量解析模块。
2.1围岩弹性变形能计算模块：根据全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩方式，计算围岩弹性变形能。
通过围岩弹性变形能计算模块执行如下操作：根据全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩过程中，利用机器参数、钻进参数、钻孔参数计算冲旋比能；然后基于全电脑三臂凿岩台车的冲旋比能，计算围岩弹性变形能。
2.2单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量解析模块：基于能量法和凿岩台车采集的钻进参数，解析单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量。
通过单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量解析模块执行如下操作：
沿钻进方向，以2cm为粒度，网格化炮孔；
炮孔各单元区域内围岩单轴抗压强度和弹性模量的解析；
单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量的解析。
2.3掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量解析模块：根据炮孔位置信息与掌子面外轮廓图绝对坐标，精细化解析掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量。
根据掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量解析模块执行如下操作：
根据炮孔位置信息与掌子面外轮廓图绝对坐标，对掌子面分块；
以隧道中轴线和拱顶点为基准，按上下、左右间距2m为单位，将掌子面岩体划分为m个块；
基于掌子面分块结果和单个炮孔名义的围岩单轴抗压强度和弹性模量解析结果，精细化解析计算掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量；
在掌子面分块的基础上，对各单个炮孔名义单轴抗压强度和名义弹性模量开展数理统计工作，计算掌子面各区域名义单轴抗压强度和名义弹性模量。
本发明根据全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩方式，采用能量法，形成了基于钻进参数、机器参数、钻孔参数与围岩弹性变形能的计算方法；基于能量法和凿岩台车采集的钻进参数，解析单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量；根据炮孔位置信息与掌子面外轮廓图绝对坐标，精细化解析了掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量。本发明减少了掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量测试过程中人力、物力的投入，助力了钻爆法隧道智能化建造。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、根据全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩方式，计算围岩弹性变形能；
S2、基于能量法和凿岩台车采集的钻进参数，解析单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量；
S3、根据炮孔绝对坐标与掌子面外轮廓图，精细化解析掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量；
所述步骤S1中的根据全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩方式，计算围岩弹性变形能，具体包括如下：
S11、全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩过程中，利用机器参数、钻进参数、钻孔参数计算冲旋比能；
S12、基于全电脑三臂凿岩台车的冲旋比能，计算围岩弹性变形能；
所述步骤S11具体包括：以冲旋比能ISE作为岩体可钻性指标，冲旋比能ISE是钻头冲击-推进-旋转破碎岩体过程中，破碎单位体积的岩体所需能量，由冲击比能、推进比能和旋转比能构成；冲旋比能ISE计算公式如下：
ISE＝ec+et+er 式(1)
式中：ISE是冲旋比能，Pa；ec是冲击比能，Pa；er是旋转比能，Pa；et是推进比能，Pa；
冲击比能指凿岩台车冲击-推进-旋转破岩过程中，冲击油缸输出的冲击能量与破岩体积的比值，计算公式如下：
推进比能指冲击-推进-旋转破岩过程中，推进油缸输出的推进能量与破岩体积的比值，计算公式如下：
旋转比能指冲击-推进-旋转破岩过程中，旋转马达输出的旋转能量与破岩体积的比值，计算公式如下：
由式(1)～式(4)得到冲旋比能ISE计算公式为：
式中包含了机器参数、传感器监测的钻进参数、钻孔参数三类13项变量，其中推进活塞后端直径Dt、钻具转速Vr、马达排量qr、减速比ir、冲击活塞后端直径DcA、冲击活塞前端直径DcB、冲击行程Sc、冲击活塞质量mc是凿岩机的机器参数，在凿岩台车出厂时或钻孔前设置；进给速度Vd、推进压力pt、打击压力Pc和回转压力Pr是钻头钻进过程中传感器实时采集的随钻参数；钻孔直径D是钻孔参数，用于计算钻孔面积；
所述步骤S12具体包括：
单位体积的岩体单元在外载作用下产生变形，设该过程与外界没有热交换，机械的输出能量全部转换为岩体内能，具体包括岩体的耗散能和岩体的弹性变形能，在式(5)的基础上，引入弹性变形能转换系数K，则有：
式中：K是机械输出的能量转换为围岩弹性变形能的转换系数，Rb是岩体的单轴抗压强度，Pa；Eb是岩体的弹性模量，Pa。
2.根据权利要求1所述的钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法，其特征在于：所述步骤S2中的基于能量法和凿岩台车采集的钻进参数，解析单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量，具体包括如下：
S21、沿钻进方向，以2cm为粒度，网格化炮孔；
S22、炮孔各单元区域内围岩单轴抗压强度和弹性模量的解析；
S23、单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量的解析。
3.根据权利要求2所述的钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法，其特征在于：所述步骤S21具体包括：
全电脑三臂凿岩台车的机器参数和钻孔参数是钻孔前机器设置的参数，同时，全电脑三臂凿岩台车每2cm可自动采集一次的钻进参数，故沿着钻进方向，以2cm为粒度，将炮孔网格化，具体方法为：
式中：n是划分的单元数量；L是钻头钻进的总长度。
4.根据权利要求3所述的钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法，其特征在于：所述步骤S22具体包括：
根据式(6)和炮孔网格化的粒度，炮孔各单元区域内围岩单轴抗压强度和弹性模量的计算公式如下：
式中：Rb,i是第i个2cm钻进区域内岩体的单轴抗压强度解析结果；Eb,i是第i个2cm钻进区域内岩体的弹性模量解析结果；ISEi是第i个2cm钻进区域钻进起点的钻进比能，Pa；ISEi+1是第i个2cm钻进区域钻进终点的钻进比能，Pa。
5.根据权利要求4所述的钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法，其特征在于：所述步骤S23具体包括：根据式(7)和式(8)，掌子面各单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量的计算公式如下：
式中：Rb,j是掌子面第j个炮孔的名义单轴抗压强度，Pa；Eb,j掌子面第j个炮孔的名义弹性模量，Pa。
6.根据权利要求1所述的钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法，其特征在于：根据炮孔绝对坐标与掌子面外轮廓图，精细化解析掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量，具体包括：
1)根据炮孔位置信息与掌子面外轮廓图，对掌子面分块；
以隧道中轴线和拱顶点为基准，按上下、左右间距2m为单位，将掌子面岩体划分为m个块；
2)基于掌子面分块结果和单个炮孔名义的围岩单轴抗压强度和弹性模量解析结果，精细化解析计算掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量；
在掌子面分块的基础上，对各单个炮孔名义单轴抗压强度和名义弹性模量开展数理统计工作，计算掌子面各区域名义单轴抗压强度和名义弹性模量，计算方法为：
式中：Rb,m是掌子面第m号区域的名义单轴抗压强度，Pa；Eb,m是掌子面第m号区域的名义弹性模量，Pa；Rb,j是掌子面第m号区域第j号炮孔的名义单轴抗压强度，Pa；Eb,j是掌子面第m号区域第j号炮孔的名义弹性模量，Pa；M是掌子面第m号区域内炮孔数量。
7.一种根据权利要求1-6中任一项所述钻爆法隧道掌子面围岩Rb、Eb精细化解析方法的系统，其特征在于：所述系统包括：
围岩弹性变形能计算模块：根据全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩方式，计算围岩弹性变形能；
具体包括如下：
S11、全电脑三臂凿岩台车冲击-推进-旋转破岩过程中，利用机器参数、钻进参数、钻孔参数计算冲旋比能；
S12、基于全电脑三臂凿岩台车的冲旋比能，计算围岩弹性变形能；
所述步骤S11具体包括：以冲旋比能ISE作为岩体可钻性指标，冲旋比能ISE是钻头冲击-推进-旋转破碎岩体过程中，破碎单位体积的岩体所需能量，由冲击比能、推进比能和旋转比能构成；冲旋比能ISE计算公式如下：
ISE＝ec+et+er 式(1)
式中：ISE是冲旋比能，Pa；ec是冲击比能，Pa；er是旋转比能，Pa；et是推进比能，Pa；
冲击比能指凿岩台车冲击-推进-旋转破岩过程中，冲击油缸输出的冲击能量与破岩体积的比值，计算公式如下：
推进比能指冲击-推进-旋转破岩过程中，推进油缸输出的推进能量与破岩体积的比值，计算公式如下：
旋转比能指冲击-推进-旋转破岩过程中，旋转马达输出的旋转能量与破岩体积的比值，计算公式如下：
由式(1)～式(4)得到冲旋比能ISE计算公式为：
式中包含了机器参数、传感器监测的钻进参数、钻孔参数三类13项变量，其中推进活塞后端直径Dt、钻具转速Vr、马达排量qr、减速比ir、冲击活塞后端直径DcA、冲击活塞前端直径DcB、冲击行程Sc、冲击活塞质量mc是凿岩机的机器参数，在凿岩台车出厂时或钻孔前设置；进给速度Vd、推进压力Pt、打击压力Pc和回转压力Pr是钻头钻进过程中传感器实时采集的随钻参数；钻孔直径D是钻孔参数，用于计算钻孔面积；
所述步骤S12具体包括：
单位体积的岩体单元在外载作用下产生变形，设该过程与外界没有热交换，机械的输出能量全部转换为岩体内能，具体包括岩体的耗散能和岩体的弹性变形能，在式(5)的基础上，引入弹性变形能转换系数K，则有：
式中：K是机械输出的能量转换为围岩弹性变形能的转换系数，Rb是岩体的单轴抗压强度，Pa；Eb是岩体的弹性模量，Pa；
单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量解析模块：基于能量法和凿岩台车采集的钻进参数，解析单个炮孔名义单轴抗压强度和弹性模量；
掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量解析模块：根据炮孔位置信息与掌子面外轮廓图绝对坐标，精细化解析掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量。
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