›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (10): 2971-2978.doi: 10.16285/j.rsm.2016.10.031
郭汝坤1,冯 春1,李战军2,李世海1
GUO Ru-kun1, FENG Chun1, LI Zhan-jun2, LI Shi-hai1
摘要: 借助连续-非连续单元法(CDEM),对牙轮钻单齿压入破岩的机制进行了探讨,研究了加载过程中破碎体积及破碎坑的演化规律,分析了岩体凝聚力和内摩擦角对单齿破岩体积及破碎坑形态的影响。数值计算结果表明,破碎坑基本上呈半椭球体,其宽深比仅受内摩擦角控制,随着内摩擦角的增加,破碎坑的宽深比减小。破碎坑的宽度、深度及单齿破岩体积可用齿压F、钻齿半径r、凝聚力c及内摩擦角? 表征,基于数值计算结果给出了破碎坑的宽度、深度及单齿破岩体积定量表述的公式;基于相关理论公式,考虑各个同时与岩石接触的几个齿轮对岩石的损伤是相互影响的,引入单齿破岩体积的修正系数,建立了牙轮钻的工作参数(轴压、转速、进尺速度等)与岩体凝聚力及内摩擦角的函数关系。在鞍千矿南采区进行了牙轮钻随钻测试的现场试验,获得了不同岩性下的单齿破岩体积,并就近取样测试了岩体的凝聚力及内摩擦角。当修正系数取0.363时,现场测试结果与基于数值计算得到的单齿破岩体积基本一致,从而证明了数值计算及相关理论推导的正确性。研究成果可以为岩体强度的动态测试提供依据。
中图分类号:
TU 452
[1] | 熊超, 黄中伟, 王立超, 史怀忠, 赫文豪, 陈振良, 李根生, . 锥形聚晶金刚石复合片齿破岩特征与机制研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(8): 2432-2444. |
[2] | 周辉, 徐福通, 卢景景, 高阳, 肖建成, . 切槽对TBM刀具破岩机制的影响研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(3): 625-634. |
[3] | 肖建成, 卢景景, 周辉, 徐福通, 冯春, . 贯入角度对截齿破岩性能与几何排布的影响研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(12): 3372-3384. |
[4] | 蔡灿, 张沛, 孙明光, 杨迎新, 谢松, 蒲治成, 杨显鹏, 高超, 谭政博, . 油气钻井中的分离式冲击−切削复合破岩机制研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2535-2544. |
[5] | 刘京铄,曹 平,范金星,张春阳,汪文萍,刘 斌,. 不同双向侧压作用下TBM滚刀侵入破岩特征及效率研究[J]. , 2017, 38(6): 1541-1549. |
[6] | 程爱平,肖 术,许梦国,王 平,刘艳章,. 基于广义Hoek-Brown准则的节理岩体强度及变形参数随机分析[J]. , 2017, 38(1): 205-213. |
[7] | 张倩倩,韩振南,张梦奇,张建广,. 截齿破岩机制及截线间距优化试验研究[J]. , 2016, 37(8): 2172-2179. |
[8] | 刘学伟 ,刘泉声 ,陈 元 ,李 强,. 裂隙形式对岩体强度特征及破坏模式影响的试验研究[J]. , 2015, 36(S2): 208-214. |
[9] | 谭 青 ,李建芳 ,夏毅敏 ,徐孜军 ,朱 逸 ,张 佳 . 盘形滚刀破岩过程的数值研究[J]. , 2013, 34(9): 2707-2714. |
[10] | 莫振泽 ,李海波 ,周青春 ,何恩光 ,邹 飞 ,朱小明 ,赵 羽. 基于UDEC的隧道掘进机滚刀破岩数值模拟研究[J]. , 2012, 33(4): 1196-1202. |
[11] | 周延军 ,耿应春 ,王贵宾 ,唐洪林 ,李祖奎. 深部地层岩石力学性质测试与分析研究[J]. , 2011, 32(6): 1625-1630. |
[12] | 常德玉,李根生,沈忠厚,黄中伟,田守山曾,史怀忠,宋先知. 考虑三向地应力差时不同钻井条件下井底应力场研究[J]. , 2011, 32(5): 1546-1552. |
[13] | 林达明,尚彦军,孙福军,孙元春,吴锋波,刘志强. 岩体强度估算方法研究及应用[J]. , 2011, 32(3): 837-842. |
[14] | 苏利军,孙金山,卢文波. 基于颗粒流模型的TBM滚刀破岩过程数值模拟研究[J]. , 2009, 30(9): 2823-2829. |
[15] | 柴 波 ,殷坤龙 ,简文星 ,代云霞,. 巴东新城区典型库岸深部稳定性分析[J]. , 2008, 29(S1): 379-384. |
|