高温高压条件下冲击-切削钻孔破岩实验研究

内容简介

《高温高压条件下冲击-切削钻孔破岩实验研究》(作者赵金昌)通过对高温高压条件下大尺寸花岗岩试件的破碎规律进行实验研究和理论分析得出三种破岩方式的破岩效果随温度变化的趋势．总结出高温下钻进速度、破岩能耗与钻进参数的关系，给出了不同温度下的最佳破岩方式。对高温岩石钻进中的井壁稳定机理进行分析，得出钻进中井壁失稳的条件。对高温钻井液的特性及配制也做了初步研究。

《高温高压条件下冲击-切削钻孔破岩实验研究》可作为采矿工程、地下工程等相关专业本科生、研究生的参考书，也可供现场相关专业工程技术人员参考。

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砂岩破断面摩擦实验试件的尺寸为10cmX10cmX10cm，所含张拉破断面为10cmX10cm。摩擦性质实验由直接剪切仪完成。三类砂岩破断面的摩擦实验数据如表2所示。

把砂岩破断面在不同法向应力测得的摩擦应力实验值描述在坐标系中，可得到相应的摩擦规律曲线。图3-图5给出了细、中、粗3种砂岩的相关关系 。

《矿物岩石高温高压实验与理论研究》由杜建国、贺端威、高春晓等编著，涵盖三个方面的内容：①高温高压地球科学实验技术及其应用(1～3章)；②地球深部物质的实验研究(4～6章)；③高温高压下岩石和矿物理论计算研究(7～10章)，可供地球科学、材料科学等专业的科研、教学人员及研究生阅读参考。

随着各种地下隧道工程建设规模的快速发展，对不同岩石地层条件下的钻掘设备与技术都提出了更高要求。课题组针对大量赋存的混合体地层条件下的隧道机械开挖关键问题：刀具与地层的相互作用机理开展了较系统的研究。课题主要从三方面开展工作，（1）混合体岩土层本身的结构特征与力学特性的试验研究；（2）盘形滚刀切削破岩机理研究；（3）盘形滚刀在混合体地层条件下的破岩过程与规律。其中有关地层结构特征的研究，提出了表征块石形态特征的球度、磨圆度、形态分形维数的综合指标，编制了基于数学形态学的图像处理软件，可实现块石、混合体平面特征的自动分析。根据混合体结构特征，提出了相应的数值网格模型实现方法。盘形滚刀破岩机理研究方面，主要通过PFC软件，建立了二维和三维条件下滚刀侵入、滚刀破岩的数值模型，对地层岩石强度、围压、切深、刀间距等参数开展了系统的模拟计算与分析。对于混合体材料，采用PFC中的“簇”方法进行模拟，可以较好模拟不同硬度块石与不同基质的搭配。PFC软件的模拟过程比较接近真实的破岩过程，但通常模型单元数量巨大，运算效率比较低，课题组也尝试采用CDEM方法进行试验。与数值模拟相对应，开展了足尺滚刀切削室内试验，由于整套设备为自主研制，时间方面延误，后续将大量开展室内试验，以期获得系统的复杂地层条件下的切削破岩规律，真正为工程实践中的刀具设计与选型提供支持。 2100433B