岩体强度对牙轮单齿作用下破碎坑的体积及形态影响研究
本文选题:单齿破岩体积 + 破岩机制 ; 参考:《岩土力学》2016年10期
【摘要】:借助连续-非连续单元法(CDEM),对牙轮钻单齿压入破岩的机制进行了探讨,研究了加载过程中破碎体积及破碎坑的演化规律,分析了岩体凝聚力和内摩擦角对单齿破岩体积及破碎坑形态的影响。数值计算结果表明,破碎坑基本上呈半椭球体,其宽深比仅受内摩擦角控制,随着内摩擦角的增加,破碎坑的宽深比减小。破碎坑的宽度、深度及单齿破岩体积可用齿压F、钻齿半径r、凝聚力c及内摩擦角?表征,基于数值计算结果给出了破碎坑的宽度、深度及单齿破岩体积定量表述的公式;基于相关理论公式,考虑各个同时与岩石接触的几个齿轮对岩石的损伤是相互影响的,引入单齿破岩体积的修正系数,建立了牙轮钻的工作参数(轴压、转速、进尺速度等)与岩体凝聚力及内摩擦角的函数关系。在鞍千矿南采区进行了牙轮钻随钻测试的现场试验,获得了不同岩性下的单齿破岩体积,并就近取样测试了岩体的凝聚力及内摩擦角。当修正系数取0.363时,现场测试结果与基于数值计算得到的单齿破岩体积基本一致,从而证明了数值计算及相关理论推导的正确性。研究成果可以为岩体强度的动态测试提供依据。
[Abstract]:With the aid of continuous and discontinuous element method (CDEMN), the mechanism of single tooth pressing into broken rock is discussed, and the breaking volume and the evolution of crashing pits during loading are studied. The influence of rock cohesion and internal friction angle on the volume of single tooth broken rock and the shape of crater is analyzed. The numerical results show that the crater is semi-ellipsoid and its aspect ratio is only controlled by the angle of internal friction. With the increase of the angle of internal friction, the ratio of width to depth of the crater decreases. The width, depth and volume of the crater can be used for tooth pressure F, drilling radius r, cohesion c and internal friction angle? Based on the numerical results, the quantitative expression formulas of the width, depth and volume of single tooth rock break are given, and the damage of several gears in contact with rock is considered based on the relevant theoretical formulas. By introducing the correction coefficient of single tooth rock breaking volume, the functional relationship between the working parameters (axial pressure, rotational speed, speed of ruler, etc.) and the cohesion of rock mass and the angle of internal friction is established. The field test of cone drilling while drilling was carried out in the south mining area of Anqian Mine, and the volume of single tooth breaking rock under different lithology was obtained, and the cohesion and internal friction angle of rock mass were measured by sampling nearby. When the correction coefficient is taken at 0.363, the field test results are basically consistent with the volume of single tooth rock burst based on numerical calculation, which proves the correctness of the numerical calculation and the related theoretical derivation. The research results can provide the basis for dynamic measurement of rock mass strength.
【作者单位】: 中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室;广东宏大爆破股份有限公司;
【基金】:国家重点基础研究发展计划项目(973计划)(No.2015CB250903) 中国科学院战略性先导科技专项(B类)(No.XDB10030303) 广东宏大爆破股份有限公司“基于数字模拟的露天爆破设计软件”研发项目资助~~
【分类号】:TU45
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,本文编号:1911674
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