大直徑?jīng)_擊反循環(huán)鉆機廣泛應(yīng)用于大口徑樁基、井口等的沖擊鉆進工作,具有排渣速度快、沖擊效率高、井壁成型好等優(yōu)點。但與其配套的沖擊鉆頭在長時間連續(xù)工作中,常出現(xiàn)圈層斷裂、筋板脫落、焊縫開裂等缺陷,影響了該鉆機的進一步推廣。鉆頭沖擊鉆進巖石的過程非常復(fù)雜,影響因素多,通過對鉆頭破巖理論的分析,研究破巖過程及其影響因素,能夠為鉆機鉆進參數(shù)的設(shè)定及鉆頭結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)。本文首先就破巖理論的發(fā)展及仿真技術(shù)在破巖領(lǐng)域的應(yīng)用進行了介紹,由于理論計算很難考慮眾多因素耦合作用影響,隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,數(shù)值模擬技術(shù)為復(fù)雜非線性問題的解決提供了可能。利用Ansys與Ls-dyna進行聯(lián)合仿真,對直徑1.6-3m型號的鉆頭破巖機理進行了分析,結(jié)果表明:單次沖擊破巖深度依次是石灰?guī)r>砂巖>花崗巖,鉆進破巖難度與巖石抗壓強度呈正相關(guān);分析了沖擊高度對破巖深度的影響,確定了鉆頭最優(yōu)提升高度區(qū)間為0.8m-1.3m;沖擊過程中對其同階梯和外圍單元點的應(yīng)力情況進行了追蹤分析,發(fā)現(xiàn)同一階梯單元應(yīng)力變化趨勢大致相同,外圍單元應(yīng)力變化具有滯后性,且鉆頭沖擊所產(chǎn)生的應(yīng)力波不會對井壁單元造成失效破壞;分析了鉆頭沖擊花崗...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1壓頭侵入彈性體赫茲裂紋圖

球?qū)Υ嘈圆牧线M行了壓入試驗：在脆性材料壓入點四周產(chǎn)生了裂紋，并且隨著壓入壓力的持續(xù)增大，裂紋不斷地向外擴展，產(chǎn)生圓錐形狀的裂紋，由于初創(chuàng)性的研究發(fā)現(xiàn)，這種裂紋也被稱為赫茲裂紋，壓頭侵入彈性體產(chǎn)生的赫茲裂紋如圖1.1所示。圖1.1壓頭侵入彈性體赫茲裂紋圖Lawn等[2]研究了脆性....

圖1.2壓頭壓入巖石示意圖

山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文3圖1.2壓頭壓入巖石示意圖Lawn,B.R.Marshall等[5]等通過試驗與理論研究提出：彈塑性體斷裂的動力主要來源于壓頭卸載時彈塑性場的殘余應(yīng)力，并推導(dǎo)了側(cè)向裂紋演化與壓入載荷大小的表達式。國內(nèi)東北工學(xué)院采礦系巖石破碎研究組[6]在國內(nèi)較早....

圖2.1YCJF-25沖擊鉆機

本文研究對象為YCJF-25型鉆機配套的大直徑反循環(huán)沖擊鉆頭，該鉆機為山東省地質(zhì)探礦機械廠研發(fā)，適用于多種不同地層的鉆進工作。由于不同種類巖石所表現(xiàn)出的物理力學(xué)性能具有很大差異，因此對巖石進行有效分類，并根據(jù)沖擊動力學(xué)分析，針對不同巖石類型制定不同的鉆進參數(shù)，有利于提高鉆進效率。....

圖2.2反循環(huán)沖擊鉆頭鉆機的主要技術(shù)參數(shù)如下：鉆孔直徑：1200mm-2500mm；鉆孔深度：80m；

不斷的沖擊進尺[48,49]。鉆機如圖2.1所示，鉆頭如圖2.2所示。圖2.1YCJF-25沖擊鉆機圖2.2反循環(huán)沖擊鉆頭鉆機的主要技術(shù)參數(shù)如下：鉆孔直徑：1200mm-2500mm；鉆孔深度：80m；沖擊行程：0.1-1.3m；沖擊頻率：0-30次/分；主卷揚機提升能力....

本文編號：4031845