岩石力学参数数字钻探快速预测技术研究

发布时间：2024-06-07 23:59

　　地下工程中围岩力学参数的测试是确定支护参数、围岩分级、分析围岩稳定性的基础,其中主要的岩石力学参数包括粘聚力和内摩擦角(以下简称c、φ参数)以及单轴抗压强度UCS。室内岩石力学试验为测定上述参数的主要方式,但存在周期长、成本高、无法及时指导现场等问题。且还没有一种可以同时快速测定单轴抗压强度和c、φ参数等岩石力学参数的现场测试仪器。为解决上述难题,提出基于数字钻探测试技术快速预测岩石力学参数的方法,实现该方法的关键在于研发数字钻探测试仪器,并建立具有普适性的随钻参数与岩石力学参数定量关系,本文结合室内仪器研发、理论分析和室内试验进行了以下研究。(1)明确了随钻参数与岩石力学参数的响应规律研发室内岩体数字钻探测试系统,开展了不同随钻参数控制方案下的花岗岩、砂岩和砂浆等类型岩石的数字钻探试验,明确了随钻参数随钻进深度的变化规律以及随钻参数与岩石强度参数的响应规律。在常用的恒转速-钻进速率模式下,扭矩M和推进力F为监测值,随钻进深度的增加,M和F变化曲线可分为上升阶段和稳定阶段,M和F在稳定阶段小幅度上下波动,这可能因岩石材料的非均质性所致;在同种岩石条件下,扭矩M和推进力F随钻进速率V的增...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１室内岩体数字钻探测试系统??Ｆｉｇ．２．１?Ｔｈｅ?ｌａｂｏｒａｔｏｎ?ｒｏｃｋ?ｍａｓｓ?ｄｉｇｉｔａｌ?ｄｒｉｌｌｉｎｇ?ｔｅｓｔ?ｓｙｓｔｅｍ??１０??

２．３室内岩体数字钻探测试系统基本结构??室内岩体数字钻探测试系统主要包括钻进系统、压力室装置、液压动力系统及监测??控制系统，如图２．１所示。钻进系统是实施数字钻探测试试验的主体；压力室装置对放??置于其中的岩石试件施加三向不等围压约束；液压动力系统为钻进系统和压力室提供液??....

图２．２监测控制系统工作原理图??Ｆｉｇ．２．２?Ｗｏｒｌｄｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ?ａｎｄ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｙｓｔｅｍ??

高松：岩石力学参数数字钻探快速预测技术研究??监测控制系统由多维信息监测模块和智能数字控制模块组成，工作原理如图２．２所??示，其中多维信息监测模块，具体包括监测钻机扭矩的传感器、监测钻机推进力大小的??传感器和钻机上下移动距离的钻机位移传感器；还包括设于轴向液压油缸处的轴向压力....

图２．３钻进前后花岗岩试件??Ｆｉｇ．２．３?Ｇｒａｎｉｔｅ?ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ?ｂｅｆｏｒｅ?ｄｒｉｌｌｉｎｇ?ａｎｄ?ａｆｔｅｒ?ｄｒｉｌｌｉｎｇ．??

２．４．１恒转速－钻进速率模式??恒转速－钻进速率模式即为恒定钻进速率ｒ和转速ＴＶ，监测钻进过程中的扭矩Ｍ和??推进力［本次测试设定的７Ｖ为１００ｒ／ｍｉｎ、Ｆ为３０ｍｍ／ｍｉｎ，从图２．４可以看出ｉＶ基本??维持在ｌ〇〇ｒ／ｍｉｎ，满足试验要求；从图２．５可以看出Ｉ７■基本维持....

图２．４转速ＴＶ－时间Ｔｉｍｅ曲线

山东大学硕士学位论文??图２．３钻进前后花岗岩试件??Ｆｉｇ．２．３?Ｇｒａｎｉｔｅ?ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ?ｂｅｆｏｒｅ?ｄｒｉｌｌｉｎｇ?ａｎｄ?ａｆｔｅｒ?ｄｒｉｌｌｉｎｇ．??２．４．１恒转速－钻进速率模式??恒转速－钻进速率模式即为恒定钻进速率ｒ和转速ＴＶ，监测钻进过程中的....

本文编号：3991152