单齿静压人实验破碎坑的数据处理及几何建模.pdfVIP

第19卷 第 3期 岩石力学与工程学报 l9(3)：373～375 2Oo0年5月 ^le8eJ。Ⅱ dz 月。c d日lc8dnd 。eerⅢF Maff，2000 单齿静压人实验破碎坑的数据处理及几何建模 《 林敏 丁}LcP‘ 7 破碎坑的几何模型，并简要介绍了通过破碎坑夹验数据的处理 取几何摸型特征参数的方法。 关键词牙齿，岩互．破碎坑，几何模型 弗 务 ，·、星控 番7§掳咄 分类号 TU452 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2000)03-0373—03 1 引 言 位穆传感器 用计算机仿真的方法研究钻头破碎岩石的复杂 随机过程，是一个很有前景的研究方向。西南石油学 院钻头研究室在这方面做了大量开拓性的研究工作。 本文介绍的就是其中部分基础实验及其相关的理论 研究工作。单齿静压入实验要达到的目的之一是，通 过对破碎坑的分析处理，获得一个能够综合反映齿 形特征和岩石性质的理论破碎坑几何模型 这样，当 给定齿形的牙齿在给定的岩石上以压入方式钻进时， 牙齿的吃入深度与岩石的破碎量之问就可以根据相 应的几何模型得到一一对应的确定关系。 本文介绍了通过破碎坑实验数据的处理进行破 图I 单齿静压入实验原理 碎坑几何建模的方法。 Fig．1 Principleofthestaticindentingtests bysingleinsert 2 单齿静压人实验 了12组。每组实验做15次，总的实验次数达180次 单齿静压入实验原理与岩石硬度实验相似，只 是用硬质合金牙齿替换了硬度实验中的标准压头 (图 3 破碎坑的几何建模 1)。实验在压力试验机上进行 ，缓慢加载 ，使牙齿逐 步吃入岩石，直至岩石发生体积破碎 。 综合分析牙齿的齿形特征以及所形成破碎坑的 实验岩石：嘉陵{工石灰岩、雷口坡白云岩、重二 形状，采用两种类型的破碎坑几何模型：圆台模型和 砂岩 嘉陵组页岩 。 复合模型 (图2)。圆台破碎坑模型适用于锥型齿，复 实验牙齿：锥型齿、楔型齿、凿型齿 (三类牙齿 合破碎坑模型是一个组合体，形状比较复杂，由中心 直径相同) 棱柱、两个侧棱柱和四角上的四分之一椭圆锥组成， 一 种岩石与一种牙齿的组合为1组实验，共进行 适用于楔型齿和凿型齿。 L998年 10月15H收到初稿，1999年 {月1日收到修改稿。 作者 拓迎新 简介t男 1964年生，硕士，1985年毕业于西南石油学院机械工程幕矿业机械专业，现为高级工程师，在西南石油学院机械幕钻头 研究室从事科研和教学工作。 岩石力{墨工程学报 2060狂 (1)模型的特征参数 楔型齿和凿型齿的齿形 相近，故采用同一模型。这两种齿形均有二相互正 交的对称平面，且在此二对称平面内的截面形状差 露 异较大 ，所 以必须采用较复杂的复合破碎坑模型， 才能体现出破碎坑的特点。如图2(b)所示，复合破 碎坑模型是一个组合体，组合体的底部为矩形，矩