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考虑岩石破碎程度的数字化钻进单齿推力模型
被引量：
1
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作者
杨宏伟
韩凤岩
+4 位作者
唐晖
李慧臻
刘文杰
黄林冲
陈瑜
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期3262-3273,共12页
数字化超前钻探依赖于建立随钻参数与围岩特征之间的定量关系,如何定量分析围岩破碎程度对于推力的影响是个重要难题,对于预测不良地质地层具有重要意义。提出一个基于小孔扩张理论的单齿推力理论模型,模型采用HoekBrown破坏准则和非关...
数字化超前钻探依赖于建立随钻参数与围岩特征之间的定量关系,如何定量分析围岩破碎程度对于推力的影响是个重要难题,对于预测不良地质地层具有重要意义。提出一个基于小孔扩张理论的单齿推力理论模型,模型采用HoekBrown破坏准则和非关联流动法则,描述岩石破碎程度对于岩石强度的影响。基于弹塑性力学,推导小孔扩张模型的应力场和位移场,并将模型应用到岩石贯入试验中,建立单齿贯入岩石过程中贯入深度与无量纲塑性区半径的定量关系。该理论模型考虑了刀头形状参数、岩石破坏程度和围压等重要参数对于推力的影响,并可以得到单齿贯入岩石过程中贯入深度与贯入力的定量关系。为验证模型的准确性,开展2种不同地质强度指标的楔形探头贯入岩石试验,试验结果与模型曲线趋势及数量级一致。将模型预测结果与文献中试验数据相对比,进一步验证了模型的可靠性,且表明本文模型在实际工程利用贯入力预测掌子面围岩破碎程度时更趋于安全。参数分析研究表明,岩石破坏程度、围压和岩石强度参数对于推力影响较大,推力与地质强度指标呈负相关关系,与围压和楔形刀头倾角呈正相关关系。结合钻头中单齿分布情况,该理论模型可以用来探讨实际工程推力参数与围岩参数的关系,推进实现数字化超前钻探。
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关键词
小孔扩张理论
单齿推力模型
岩石破碎
HOEK-BROWN准则
围压
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职称材料
题名
考虑岩石破碎程度的数字化钻进单齿推力模型
被引量：
1
1
作者
杨宏伟
韩凤岩
唐晖
李慧臻
刘文杰
黄林冲
陈瑜
机构
中山大学土木工程学院
隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室
中南大学土木工程学院
中铁交通投资集团有限公司
出处
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期3262-3273,共12页
基金
国家自然科学基金资助项目(52174101)
广东省基础与应用基础研究基金资助项目(2023A1515011634)
广东省“珠江人才计划”引进创新创业团队项目(2021ZT09G087)。
文摘
数字化超前钻探依赖于建立随钻参数与围岩特征之间的定量关系,如何定量分析围岩破碎程度对于推力的影响是个重要难题,对于预测不良地质地层具有重要意义。提出一个基于小孔扩张理论的单齿推力理论模型,模型采用HoekBrown破坏准则和非关联流动法则,描述岩石破碎程度对于岩石强度的影响。基于弹塑性力学,推导小孔扩张模型的应力场和位移场,并将模型应用到岩石贯入试验中,建立单齿贯入岩石过程中贯入深度与无量纲塑性区半径的定量关系。该理论模型考虑了刀头形状参数、岩石破坏程度和围压等重要参数对于推力的影响,并可以得到单齿贯入岩石过程中贯入深度与贯入力的定量关系。为验证模型的准确性,开展2种不同地质强度指标的楔形探头贯入岩石试验,试验结果与模型曲线趋势及数量级一致。将模型预测结果与文献中试验数据相对比,进一步验证了模型的可靠性,且表明本文模型在实际工程利用贯入力预测掌子面围岩破碎程度时更趋于安全。参数分析研究表明,岩石破坏程度、围压和岩石强度参数对于推力影响较大,推力与地质强度指标呈负相关关系,与围压和楔形刀头倾角呈正相关关系。结合钻头中单齿分布情况,该理论模型可以用来探讨实际工程推力参数与围岩参数的关系,推进实现数字化超前钻探。
关键词
小孔扩张理论
单齿推力模型
岩石破碎
HOEK-BROWN准则
围压
Keywords
cavity expansion
single cutter indentation force model
rock fragmentation
Hoek-Brown failure criterion
confinement
分类号
TU452 [建筑科学—岩土工程]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
考虑岩石破碎程度的数字化钻进单齿推力模型
杨宏伟
韩凤岩
唐晖
李慧臻
刘文杰
黄林冲
陈瑜
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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