粘弹性岩石凿力-凿深特性和能量传递研究

针对冲击钻进过程中粘弹性岩石力-凿深特性和能量传递问题进行了研究, 得出了杆体活塞模型情况下的冲击凿深函数和力-凿深曲线, 进一步分析了其能量传递过程和效率。结果表明, 弹粘性岩石的力-凿深曲线受速度阻尼的影响, 随着粘度增大, 其初始力从0点逐渐抬高, 最大凿深u_max逐渐变小; 由于岩石粘性耗能的原因, 传递到岩石中的总能量E_R加大, 最大凿深减少, 凿入效率降低。     

对岩石凿入力-凿深曲线的测定和分析

对七种岩石作了凿入力和凿深关系的测定。测定的数据直接进入微机,处理后打印出结果来。测定结果表明,钎刃下方已产生裂隙的岩石仍具有一定的承载能力,这使得凿入力-凿深曲线下降部分往往出现负斜率。从凿入破碎机制及凿入方程对曲线作了分析,从而改进了对凿入端边界条件的认识。文中还给出了被测定岩石的侵入强度和凿入力-凿深模型的有关数据。     

“直接冲击”凿入分析

通过钎杆和球锤直接冲击（凿入）岩石的试验，测定出凿入力波形及凿碎比功。以这种直接冲击的凿碎系统进行凿入分析可以简化其过程。在对这种直接冲击的凿碎系统分析后，得出直接冲击岩石的凿岩效率较高的结论，并给出了最佳入射波形的基本概念。     

利用能量效率概念优化冲击凿岩系统

瑞典桑德威克岩石工具公司设计了一种称之为CASE的计算机辅助效率模拟程序。它与可确定钻头在给定岩石中性能的凿力一凿深试验相结合，能模拟实际凿岩过程和计算凿岩系统的效率，从而可代化钻具的选择。由桑德威克研究所开发的计算机辅助效率模拟程序经现场试验已证明是有用的，可在便携式计算机上运行，能直接在矿山凿岩工作面确定最优凿岩效率和进行设备选择。出发点是确定冲击凿岩中岩石的钻进特性。桑德威克公司所用的方法是凿力一凿深试验法。将钻头冲压岩石试块，记录施加的力和钻进深度，绘制出实际的和理想的曲线．理想曲线用于含…     

岩石凿入过程的随机分析

实际凿入过程受多种随机因素的影响,单一的确定性描述不可能对其作出精确的解释。对凿岩状态下的钴杆应力波进行连续采样测定的结果表明,实际凿入过程具有较大的不确定性,可以认为是一随机过程。本文用随机分析方法研究了应力波,凿入力,凿深,凿入系数和凿入效率的分布特性,并建立了岩石的力-凿深特性随机方程。     

凿岩用硬质合金冲击韧性试验系统研究

凿岩用硬质合金的冲击韧性检测,目前尚无真正有效的的方法。本文介绍的高速冲击试验台和落锤冲击试验台,可用于凿岩用硬质合金及凿岩用硬质合金工具的冲击韧性试验检测,并可用于岩石凿入特性、凿入系统能量传递测定及凿入系统匹配研究,以供用户正确地选定凿岩工具。     

用新传感器对岩石的凿入力凿深关系的实验研究

本文介绍了光栅测位移的原理与方法，对此方法获得的凿入力凿深关系进行了讨论与分析，并与用两点测应变再计算的凿入力凿深关系进行了对比。     

冲击震源产生的波

本文将冲击破岩中的线性撞击模型的凿人力作为岩石的集中力震源。通过把凿入力化为一般的指数形式后，进而用弹性力学建立了岩石的纵波方程和横波方程。最后用数理方程中的推迟势公式得出了因冲击而产生的位移场和应力场的解析表达式，它对掘进工程及其相关专业的应用是颇有益处的。     

空隙率对潜孔锤凿岩瞬态冲击过程的影响

潜孔锤的钻进过程是一个高度非线性、大变形、破碎岩石的过程,利用非线性有限元程序ANSYS/LS-DY-NA研究了在凿岩过程中,球齿凿入不同空隙率(塑性体积应变)岩石的冲击力特性。结果表明,岩石空隙率对钻头球齿与岩石之间的凿入冲击力幅值有很大影响,随着空隙率的增大,球齿凿入的冲击力显著减小,而对活塞与钻头间冲击力幅值影响甚微。通过ANSYS/LS-DYNA瞬态冲击数值模拟,形象地再现了潜孔锤钻凿系统冲击岩石发生侵入破坏的物理过程,为冲击碎岩瞬态研究提供了一个有效的分析方法。     

冲击震源产生的波

本文将冲击破岩中的线性撞击模型的凿人力作为岩石的集中力震源。通过把凿入力化为一般的指数形式后,进而用弹性力学建立了岩石的纵波方程和横波方程。最后用数理方程中的推迟势公式得出了因冲击而产生的位移场和应力场的解析表达式,它对掘进工程及其相关专业的应用是颇有益处的。     

用微型凿测器测定岩石的可钻性

本文介绍了一种新型的岩石可钻性测定仪器－ＷＺ－１型电动微型凿测器。在提出该微型凿测器工作原理的基础上，用实验方法确定了工作参数，给出了岩石可钻性的测定方法与分级方案。实验结果和分级实测表明，该模型凿测器在可靠性，稳定性和冲击功三方面均满足分级的要求，为岩石可钻性分级方法的进一步推广提供了一种新型测定仪器。     

潜孔钻机回转动力头参数计算与特性分析

目前，潜孔钻机普遍采用冲击回转凿入系统，用以产生回转力矩，对岩石产生剪切作用而成颗粒分离。本文分析了潜孔钻机回转装置的构成，两种动力机的拖动特性曲线，减速箱的基本要求，为潜孔钻机有关参数的设计和选用提供理论依据。     

冲击锤的工作应力和能量传递分析

探讨了冲击锤凿入岩石时的能量转换过程，分析了冲击锤冲击过程中的钎杆应力、活塞应力及能量利用率，其方法可对冲击锤的设计、选用提供参考依据。     

凿岩机具入射应力波的分析

在凿岩过程中，受凿岩机活塞的冲击作用，在钎杆中形成一系列冲击应力波，并以纵波的形式传递给钎头而达到破碎岩石目的，所以，放射应力波形是控制冲击凿岩的重要因素。文中根据液压凿岩机具、气动凿岩机具和内燃、电动凿同的部分样机的数据，分析了凿岩机和冲击类工具的性能特性、放射应力波形和钎杆应力峰值系数等，其结果将对钎杆的受力分析、凿岩机冲击能的确定、凿岩机具的合理匹配以及凿入系统的研究具有一定的实用价值。     

小凿碎器及其测定的凿碎比功

在钻探和坑探工程中，冲击是对付坚硬岩石的最有效方法。金刚石钻进的推广使用使得部分坚硬岩石也能够用回转钻进的方法钻进，但效率远不及冲击或者冲击—回转钻进好，尤其是钻遇致密坚硬的“打滑”岩层时，冲击方法更显示出它的优越性。冲击凿岩是坑探的主要手段，地质岩心钻探也正在推广使用冲击—回转钻，如何表征岩石在冲击载荷下的可钻性（可凿性）已成为人们关心的问题。岩心钻探中现有的表示可钻性的方法不适合于说明冲击凿岩，从而要求人们去寻求一种能本质模拟冲击凿岩过程的方法来测定岩石的冲击可钻性（可凿性）。基于上述考虑，我们根据东北工学院岩石破碎室研制的凿测器原理，改     

沉积岩石全应力应变过程的渗透性试验研究

通过实验室内全应力应变过程渗透性试验研究,分析了不同岩性喾岩石的应变－渗透率试验曲线,阐述了不同岩性岩石在变形破坏过程中渗透性变化的规律,概化出岩石的一般应变－渗透曲线。研究表明,岩石的应变－渗透率曲线是岩性、结构、应力状态等各种影响因素综合反映的结果。     

凿岩机和冲击凿入系统设计中的电算方法研究

本文介绍了作者近年来在凿岩机和冲击凿入系统设计中应用电子计算方法所进行的工作。其中包括:液压冲击机构的电算模拟;入射应力波形的计算;冲击凿入系统的受力分析;凿入效率的计算。     

冲锤直接冲击凿入岩石的动力学研究

研究了冲锤直接撞击凿岩的动力学特性,并运用能量守恒原理分析了在这种撞击下的凿入效率。当冲锤具有足够大的截面面积时,即可获得接近于1的凿入效率。因此,这是一种新的基于这种撞击特征的岩石凿入系数的测量方法。     

气动凿岩机的优化设计

在对凿岩机内部动力过程及冲击凿入系统进行了电算后,以单位时间内向岩石输送的能量为目标函数,在凿岩机实际结构和工程实际条件所建立的约束域内,对凿岩机进行了优化设计。     

偏心体高效免磨柱齿合金钎头正加速推广

偏心体高效免磨柱齿合金钎头(专利产品),是在最小凿岩比功和凿入力等试验基础上,选定与冲击能量相匹配的新型合金柱齿及其固齿参数,并采用新颖独特的偏心钎体结构(对于干式凿岩而言还采用反向吹洗孔结构)。与通常的钎头相比,它的凿入深度大,避免了重复破碎,岩粉粗,排粉好,明显提高凿岩速度和使用寿命,而且硬质金