基于细观损伤的超声波多参数振动下花岗岩破碎规律研究
发布时间：2021-03-02 19:44
随着矿产资源勘探深度的不断增加、地下空间的高密度开发,硬岩地层所占比例越来越大,常规硬岩破碎手段效率低、成本高、能耗大,为了提高钻具使用寿命和降低成本,对岩石破碎技术提出了更高的要求。目前硬岩中常用冲击回转钻进法振动频率低（14Hz）,岩石强度降低不明显,在钻探工程中,振动碎岩的方法有单次冲击、低频冲击（12～16Hz）、声波冲击（70～150Hz）。通过模态分析及试验得出硬岩固有频率（>20KHz）,此频率范围内超声波（>20kHz）激振力促使岩石产生共振效应,形成共振-疲劳碎岩,钻头寿命提高,碎岩较常规碎岩方式具有更高效率。超声波碎岩可以用于小口径地质勘探取心钻进、锚固孔全面钻进及基础工程大口径硬岩钻孔施工等。超声波振动参数主要包括:振动频率、加在岩石上的预压力、振动时间和振幅等,目前超声波振动的振动频率、振幅及加在岩石上的预压力对碎岩效果影响进行大量的试验与数值模拟研究,得出各个参数对碎岩效果的影响规律。但实际应用中是在多个参数共同作用下破碎岩石,各个参数间会产生不同程度的影响,加在岩石上的预压力、振幅及振动时间对岩石的损伤随参数增长呈正相关,但增长速率呈抛物型曲线分...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
太空超声波钻探样机Fig.1.1Spaceultrasonicdrillingprototype
第1章绪论7图1.2德国帕德博恩大学研制的超声波钻探器Fig.1.2UltrasonicdrilldevelopedbyUniversityofPaderborn,Germany图1.3俄罗斯研制的用于星壤采集的超声波钻探器Fig.1.3UltrasonicdrilldevelopedinRussiaforstarsoilacquisition图1.4哈尔滨工业大学研制的超声波钻探器Fig.1.4UltrasonicdrilldevelopedbyHarbinUniversityofTechnology美国宇航局研发超声波振动装置可以在具代表性的地层钻进取样且能耗低[92-95]，它们可以用机械手研磨、钻探和对岩石进行简单的物化实验[96-102]，见图1.5。美国NASA实验室，研究发现超声波振动系统可以在低钻压下实现破碎岩石，并开发了超声波振动钻具[103]，见图1.6。超声波钻探器
第1章绪论7图1.2德国帕德博恩大学研制的超声波钻探器Fig.1.2UltrasonicdrilldevelopedbyUniversityofPaderborn,Germany图1.3俄罗斯研制的用于星壤采集的超声波钻探器Fig.1.3UltrasonicdrilldevelopedinRussiaforstarsoilacquisition图1.4哈尔滨工业大学研制的超声波钻探器Fig.1.4UltrasonicdrilldevelopedbyHarbinUniversityofTechnology美国宇航局研发超声波振动装置可以在具代表性的地层钻进取样且能耗低[92-95]，它们可以用机械手研磨、钻探和对岩石进行简单的物化实验[96-102]，见图1.5。美国NASA实验室，研究发现超声波振动系统可以在低钻压下实现破碎岩石，并开发了超声波振动钻具[103]，见图1.6。超声波钻探器
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声波高频旋冲钻井技术破岩机理研究[J]. 黄家根,汪海阁,纪国栋,赵飞,明瑞卿,郝亚龙. 石油钻探技术. 2018(04)
[2]基于连续—非连续方法的地质体材料变形—拉裂过程模拟——以岩样紧凑拉伸试验为例[J]. 王学滨,白雪元,祝铭泽. 地质力学学报. 2018(03)
[3]超声波振动下非均匀岩石损伤过程数值模拟与试验[J]. 尹崧宇,赵大军,周宇,赵博. 吉林大学学报(地球科学版). 2017(02)
[4]岩石材料裂纹尖端起裂特性研究[J]. 唐世斌,张恒. 岩石力学与工程学报. 2017(03)
[5]A fatigue damage model for rock salt considering the effects of loading frequency and amplitude[J]. Wang Yasong,Ma Linjian,Fan Pengxian,Chen Yan. International Journal of Mining Science and Technology. 2016(05)
[6]基于重整化方法的冲击载荷下岩石振动分析[J]. 李玮,纪照生,董智煜,李卓伦,李悦. 振动与冲击. 2016(16)
[7]超声机械效应致裂煤岩增渗规律研究[J]. 赵鑫,肖晓春,潘一山,徐军,李鑫. 中国安全生产科学技术. 2016(05)
[8]岩石细观结构及参数对宏观力学特性及破坏演化的影响[J]. 张国凯,李海波,夏祥,李俊如,李晓锋,宋涛. 岩石力学与工程学报. 2016(07)
[9]一种基于压电驱动的火星岩石钻探器的研制[J]. 李贺,全齐全,王鑫剑,姜生元,邓宗全. 深空探测学报. 2016(02)
[10]超声作用下煤岩细观损伤演化模型及增渗机理研究[J]. 肖晓春,丁鑫,徐军,潘一山,吴迪,吕祥锋. 天然气地球科学. 2016(01)
博士论文
[1]超声波振动频率对花岗岩破碎规律影响的研究[D]. 孙梓航.吉林大学 2017
[2]冲击载荷作用下岩石动态断裂过程机理研究[D]. 胡柳青.中南大学 2005
硕士论文
[1]超声波振动岩石破坏速率的研究[D]. 袁鹏.吉林大学 2017
[2]压力对超声波振动碎岩效果影响规律的研究[D]. 翟国兵.吉林大学 2016
[3]超声波作用下井孔能量传输理论研究[D]. 姚珊娜.哈尔滨工业大学 2015
[4]新型超声波钻探器驱动特性研究[D]. 李贺.哈尔滨工业大学 2013
[5]高频振动回转钻进机理分析与研究[D]. 赵伟.吉林大学 2008
[6]新型超声波钻探器的研究[D]. 郭俊杰.南京航空航天大学 2008
[7]声频振动钻进的机理研究[D]. 熊玉成.中国地质大学（北京） 2007
本文编号：3059838
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
太空超声波钻探样机Fig.1.1Spaceultrasonicdrillingprototype
第1章绪论7图1.2德国帕德博恩大学研制的超声波钻探器Fig.1.2UltrasonicdrilldevelopedbyUniversityofPaderborn,Germany图1.3俄罗斯研制的用于星壤采集的超声波钻探器Fig.1.3UltrasonicdrilldevelopedinRussiaforstarsoilacquisition图1.4哈尔滨工业大学研制的超声波钻探器Fig.1.4UltrasonicdrilldevelopedbyHarbinUniversityofTechnology美国宇航局研发超声波振动装置可以在具代表性的地层钻进取样且能耗低[92-95]，它们可以用机械手研磨、钻探和对岩石进行简单的物化实验[96-102]，见图1.5。美国NASA实验室，研究发现超声波振动系统可以在低钻压下实现破碎岩石，并开发了超声波振动钻具[103]，见图1.6。超声波钻探器
第1章绪论7图1.2德国帕德博恩大学研制的超声波钻探器Fig.1.2UltrasonicdrilldevelopedbyUniversityofPaderborn,Germany图1.3俄罗斯研制的用于星壤采集的超声波钻探器Fig.1.3UltrasonicdrilldevelopedinRussiaforstarsoilacquisition图1.4哈尔滨工业大学研制的超声波钻探器Fig.1.4UltrasonicdrilldevelopedbyHarbinUniversityofTechnology美国宇航局研发超声波振动装置可以在具代表性的地层钻进取样且能耗低[92-95]，它们可以用机械手研磨、钻探和对岩石进行简单的物化实验[96-102]，见图1.5。美国NASA实验室，研究发现超声波振动系统可以在低钻压下实现破碎岩石，并开发了超声波振动钻具[103]，见图1.6。超声波钻探器
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声波高频旋冲钻井技术破岩机理研究[J]. 黄家根,汪海阁,纪国栋,赵飞,明瑞卿,郝亚龙. 石油钻探技术. 2018(04)
[2]基于连续—非连续方法的地质体材料变形—拉裂过程模拟——以岩样紧凑拉伸试验为例[J]. 王学滨,白雪元,祝铭泽. 地质力学学报. 2018(03)
[3]超声波振动下非均匀岩石损伤过程数值模拟与试验[J]. 尹崧宇,赵大军,周宇,赵博. 吉林大学学报(地球科学版). 2017(02)
[4]岩石材料裂纹尖端起裂特性研究[J]. 唐世斌,张恒. 岩石力学与工程学报. 2017(03)
[5]A fatigue damage model for rock salt considering the effects of loading frequency and amplitude[J]. Wang Yasong,Ma Linjian,Fan Pengxian,Chen Yan. International Journal of Mining Science and Technology. 2016(05)
[6]基于重整化方法的冲击载荷下岩石振动分析[J]. 李玮,纪照生,董智煜,李卓伦,李悦. 振动与冲击. 2016(16)
[7]超声机械效应致裂煤岩增渗规律研究[J]. 赵鑫,肖晓春,潘一山,徐军,李鑫. 中国安全生产科学技术. 2016(05)
[8]岩石细观结构及参数对宏观力学特性及破坏演化的影响[J]. 张国凯,李海波,夏祥,李俊如,李晓锋,宋涛. 岩石力学与工程学报. 2016(07)
[9]一种基于压电驱动的火星岩石钻探器的研制[J]. 李贺,全齐全,王鑫剑,姜生元,邓宗全. 深空探测学报. 2016(02)
[10]超声作用下煤岩细观损伤演化模型及增渗机理研究[J]. 肖晓春,丁鑫,徐军,潘一山,吴迪,吕祥锋. 天然气地球科学. 2016(01)
博士论文
[1]超声波振动频率对花岗岩破碎规律影响的研究[D]. 孙梓航.吉林大学 2017
[2]冲击载荷作用下岩石动态断裂过程机理研究[D]. 胡柳青.中南大学 2005
硕士论文
[1]超声波振动岩石破坏速率的研究[D]. 袁鹏.吉林大学 2017
[2]压力对超声波振动碎岩效果影响规律的研究[D]. 翟国兵.吉林大学 2016
[3]超声波作用下井孔能量传输理论研究[D]. 姚珊娜.哈尔滨工业大学 2015
[4]新型超声波钻探器驱动特性研究[D]. 李贺.哈尔滨工业大学 2013
[5]高频振动回转钻进机理分析与研究[D]. 赵伟.吉林大学 2008
[6]新型超声波钻探器的研究[D]. 郭俊杰.南京航空航天大学 2008
[7]声频振动钻进的机理研究[D]. 熊玉成.中国地质大学（北京） 2007
本文编号：3059838
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/3059838.html
教材专著
