适用于覆盖层钻探的便携式钻机改型设计

当前工程地质勘察主要使用XY系列立轴钻机,在偏远、交通不便和地表环境复杂地区开展作业时往往搬迁困难,费时费力。与立轴钻机相比,便携式钻机既考虑了轻便化,又保证了足够的给进行程,近十年来备受关注,成为众多勘察单位的意向机型。便携式钻机在坚硬完整的地层中的施工效率较高,但在近地表第四纪覆盖层中,由于地层缩径、卡钻现象频繁,往往存在扭矩不足、处理事故能力不足等问题。本文针对便携式钻机应用在覆盖层钻探中的适应性问题,采用模块化设计方法,对便携式钻机进行改型设计。通过改进动力头结构、在孔口增设搓管机等方式,新型便携式钻机具备了振动钻进和跟管钻进功能,用于第四纪松散覆盖层等复杂地层取心钻进的能力大幅提升。

不同围压条件下砂岩动态剪切特性数值模拟分析

岩石的剪切破坏是工程爆破中常见的破坏模式,因此对岩石的动态剪切强度的测定具有重要意义。而深部岩石的破坏则需考虑围压条件,但目前普遍是在较低围压条件下(<20 MPa)研究岩石的动态剪切特性。为研究更高围压条件下(>20 MPa)岩石的动态剪特性,基于ABAQUS有限元软件,采用Drucker-Prager(D-P)塑性模型,结合率相关性,对低围压条件下分离式霍普金森压杆动态冲剪实验进行模拟,并从力平衡、加载率、岩样的破碎特征和剪切强度方面与实验结果进行了对比分析,研究表明:基于ABAQUS的数值模拟方法能够重现冲剪实验现象;D-P模型能较好的反映岩石的剪切强度特性和破裂特征,与实验结果相符。以上结果验证了模拟方法以及模型参数的合理性和适用性。在此基础上,对更高围压下的砂岩的冲剪特性进行了预测性的模拟研究。结果显示:更高围压条件下,随着围压的增大,岩样的破裂裂纹减少;加载率相差不大的情况下,岩样的剪切强度随围压的增大而增大;围压一定的情况下,岩样的动态剪切强度随着加载率的增大而增大。