轴扭复合冲击工具的研制与应用 被引量：9

1

作者 刘书斌 倪红坚 张恒 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期69-76,共8页

为提高PDC钻头破岩效率并减小钻具的粘滑振动,研制了一种轴扭复合冲击工具。该工具以自激振荡脉冲射流为能量来源,通过螺旋面结构将轴向冲击力转换为轴扭复合冲击力进行破岩,具有结构简单和轴向、扭向冲击力同步作用的特点。现场应用结... 为提高PDC钻头破岩效率并减小钻具的粘滑振动,研制了一种轴扭复合冲击工具。该工具以自激振荡脉冲射流为能量来源,通过螺旋面结构将轴向冲击力转换为轴扭复合冲击力进行破岩,具有结构简单和轴向、扭向冲击力同步作用的特点。现场应用结果表明:与常规钻具相比,轴扭复合冲击工具的机械钻速提高了95.2%~193.8%,单只钻头进尺增加了46.4%~229.2%;与螺杆钻具相比,轴扭复合冲击工具的机械钻速提高了71.0%;与轴向冲击工具相比,轴扭复合冲击工具的机械钻速提高了66.3%,单只钻头进尺增加了194.0%;与扭向冲击工具相比,轴扭复合冲击工具的机械钻速提高了30.2%~46.8%,单只钻头进尺增加了17.2%~191.8%。研究表明,轴扭复合冲击工具可以提高破岩效率,减小硬地层的粘滑振动,破岩提速效果显著,具有推广应用价值。 展开更多

关键词 冲击工具 复合冲击力 破岩效率 粘滑振动 PDC钻头 机械钻速 钻头进尺

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城市小断面硬岩隧道高压气体膨胀法掏槽破岩试验 被引量：8

2

作者 刘敦文 张兆令 +3 位作者 褚夫蛟 翦英骅 张松 黄志 《爆破》 CSCD 北大核心 2019年第3期104-111,共8页

为研究高压气体膨胀破岩技术在城市小断面硬岩隧道的适用性问题,在分析其破岩机理基础上,通过理论计算得出膨胀管内产气剂破岩的峰值压力,结合某地铁联络通道采用高压气体膨胀破岩技术试验了3种不同孔网参数的掏槽破岩方案,并对试验过... 为研究高压气体膨胀破岩技术在城市小断面硬岩隧道的适用性问题,在分析其破岩机理基础上,通过理论计算得出膨胀管内产气剂破岩的峰值压力,结合某地铁联络通道采用高压气体膨胀破岩技术试验了3种不同孔网参数的掏槽破岩方案,并对试验过程进行振动监测。结果表明:膨胀管破岩时可使致裂孔周围岩石产生大量裂缝,合理的掏槽致裂孔和空孔布置参数能取得较好的破岩效果,破岩方量最大可达3.5m^3;破岩过程产生的振动较小,隧道内管片和地面建筑物处测得最大振速分别为2.294cm/s和0.548cm/s,不会影响周围建构筑物的安全,证明该技术适用于城市小断面硬岩隧道的开挖,为高压气体膨胀破岩技术在城市小断面硬岩隧道工程的应用提供了技术参考。 展开更多

关键词 小断面硬岩隧道 高压气体膨胀 破岩机理 掏槽 振动监测

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北山1号TBM刀盘破岩振动影响参数分析

3

作者 段志远 龚秋明 +4 位作者 王驹 马洪素 黄流 刘东鑫 彭治元 《世界核地质科学》 CAS 2024年第4期805-816,840,共13页

隧道掘进机在掘进过程中,刀盘破碎岩石会产生振动,刀盘振动对TBM机械与施工会造成负面影响。依托甘肃北山地下实验室斜坡道工程TBM施工段,在北山1号TBM上搭载振动监测系统,通过跟踪现场施工和开展掘进试验,收集研究区段的隧道设计工况... 隧道掘进机在掘进过程中,刀盘破碎岩石会产生振动,刀盘振动对TBM机械与施工会造成负面影响。依托甘肃北山地下实验室斜坡道工程TBM施工段,在北山1号TBM上搭载振动监测系统,通过跟踪现场施工和开展掘进试验,收集研究区段的隧道设计工况信息、围岩信息、掘进参数与刀盘振动信息。开展不同隧道设计工况、围岩类别、掘进参数对刀盘破岩振动的影响分析。研究结果表明:1)隧道转弯段与直线段的TBM刀盘振动强度、主振频率具有一定差异,转弯段TBM刀盘振动强度更大、主要频率更高;2)不同围岩类别下,转弯段刀盘振动主振频率差异较大,而直线段差异较小;3)随着推力、转速的提高,刀盘的振动强度增大,但刀盘三轴振动主振频率不发生改变。 展开更多

关键词 隧道掘进机(TBM) 北山地下实验室 北山1号TBM 刀盘 破岩振动

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宽刃齿微钻头设计及破岩机理研究

4

作者 胡莉 况雨春 +2 位作者 龙伟 林伟 韩一维 《石油机械》 北大核心 2024年第11期1-11,共11页

常规PDC钻头在钻进塑性地层时,存在吃入困难、机械钻速低等现象。为增强钻头吃入岩石的能力,提出一种新型PDC钻头——宽刃齿钻头。基于侧向力平衡布齿理论,完成微钻头的结构设计;基于有限元软件,建立宽刃齿微钻头和常规齿微钻头破岩分... 常规PDC钻头在钻进塑性地层时,存在吃入困难、机械钻速低等现象。为增强钻头吃入岩石的能力,提出一种新型PDC钻头——宽刃齿钻头。基于侧向力平衡布齿理论,完成微钻头的结构设计;基于有限元软件,建立宽刃齿微钻头和常规齿微钻头破岩分析模型,并开展了微钻头水平井试验研究,结合数值模拟结果探究宽刃齿钻头的破岩机理。研究结果表明:在相同工况下,宽刃齿钻头相比于常规齿钻头吃入岩石能力更好,破岩效率更高;同时,增加转速和布齿密度,钻头端的黏滑振动现象明显减弱;增加钻速导致钻压增加,钻头端黏滑振动现象加剧;在不同岩石种类的试验中,与砂岩相比,灰岩在同等条件下破碎时所需的钻压和扭矩更大,更难被破碎。研究结果可为深部难钻地层,尤其是塑性地层中的钻井提速问题提供新思路。 展开更多

关键词 钻井提速 PDC钻头 宽刃齿 破岩机理 数值模拟 黏滑振动

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超临界CO_(2)热冲击破岩技术:致裂原理与振动安全研究 被引量：3

5

作者 王小飞 胡少斌 王恩元 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期118-130,共13页

新型超临界CO_(2)热冲击破岩技术与传统钻爆法相比振动弱、能量可控,适合城市公共区域等复杂敏感地区破岩工作。目前超临界CO_(2)热冲击破岩技术的致裂原理尚不清楚,现场试验中振动安全评价没有标准。为了研究超临界CO_(2)热冲击破岩技... 新型超临界CO_(2)热冲击破岩技术与传统钻爆法相比振动弱、能量可控,适合城市公共区域等复杂敏感地区破岩工作。目前超临界CO_(2)热冲击破岩技术的致裂原理尚不清楚,现场试验中振动安全评价没有标准。为了研究超临界CO_(2)热冲击破岩技术致裂原理和振动安全,同时进行了真三轴CO_(2)热冲击致裂试验和破岩现场振动监测试验。试验结果表明:(1)CO_(2)热冲击破岩诱发振动速度在6m时即降到了30mm/s左右,满足爆破振动安全允许标准要求;(2)CO_(2)热冲击破岩引发振动频率主要分布于1~100Hz,随着震源距的增加,破岩诱发振动波形频谱主要成分分布也逐渐变宽;(3)传统CO_(2)相变致裂能量计算公式同样适用于CO_(2)热冲击破岩技术,致裂能量的TNT当量适用于萨道夫斯基公式;(4)CO_(2)热冲击破岩是冲击波和高能气体共同作用致裂岩石,可以分为3个阶段,其中高能气体的气楔作用在岩体损伤中占主导作用。 展开更多

关键词 破岩技术 CO_(2)热冲击 振动安全 致裂原理 能量计算

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二氧化碳静态爆破的边坡振动场地效应和能量分析

6

作者 王小飞 胡少斌 王恩元 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期210-224,共15页

进行真三轴CO_(2)静态爆破压裂实验和现场测试,获得压力曲线、试样裂隙分布、现场振动曲线和岩体破坏特征,并通过分析压力曲线和裂缝扩展特征来研究致裂原理,同时还利用窗函数傅里叶变换提取振动特征,以评估破岩现场边坡的结构安全。研... 进行真三轴CO_(2)静态爆破压裂实验和现场测试,获得压力曲线、试样裂隙分布、现场振动曲线和岩体破坏特征,并通过分析压力曲线和裂缝扩展特征来研究致裂原理,同时还利用窗函数傅里叶变换提取振动特征,以评估破岩现场边坡的结构安全。研究结果表明:(1)CO_(2)静态爆破的峰值振动速度在8 m处衰减至满足建筑物保护要求,比传统的钻爆法更安全;(2)CO_(2)静态爆破引起的振动波形的主频高于钻爆法的,且随着距离的加长,振动能量的分布逐渐分散;(3)钻爆法的振动速度预测公式适用于CO_(2)静态爆破的,且带高程的预测公式更为准确。根据压力曲线、试样裂隙分布和现场岩体损伤,提出CO_(2)静态爆破的HIG破岩模型,为新技术的研究提供了基础框架。在实验中没有采集到温度数据,今后迫切需要对聚能剂的瞬时放热特性和温度对CO_(2)状态的影响进行研究。 展开更多

关键词 破岩技术 二氧化碳静态爆破 振动速度 致裂机理 能量计算

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基于钻头-岩石互作用的减振器应用效果分析 被引量：1

7

作者 胡志强 祝效华 +3 位作者 王贺 梁建龙 杨含城 郑翔 《石油机械》 北大核心 2022年第10期8-13,43,共7页

在考虑钻柱、钻头和岩石系统动力耦合的基础上,以钻头破岩钻进的动态过程作为井底边界条件,研究减振器对其上端钻柱和下端钻头的减振效果。研究结果表明:应用减振器后,钻头钻压平均波动大幅度减轻,但纵向振动速度平均振幅变化不大;钻柱... 在考虑钻柱、钻头和岩石系统动力耦合的基础上,以钻头破岩钻进的动态过程作为井底边界条件,研究减振器对其上端钻柱和下端钻头的减振效果。研究结果表明:应用减振器后,钻头钻压平均波动大幅度减轻,但纵向振动速度平均振幅变化不大;钻柱纵向力和纵向速度平均振幅均明显降低;减振器应用效果随其刚度增大而降低,减振器刚度由3.5 kN/mm增大至6.5 kN/mm时,钻头、钻柱纵向力平均振幅分别增大了18%和46%;基于参数的研究分析,最优阻尼为60 N·s/mm;减振器距钻头越远,钻头振动越剧烈,减振器与钻头距离由1 m增大至28 m时,钻头振动强度增加了337%;减振器安装位置对钻柱振动强度影响不大,建议减振器尽可能近钻头安装。所得结论可为井下钻柱振动控制、减振器现场应用和参数优选提供参考。 展开更多

关键词 下部钻具 破岩钻进 减振器 非线性振动 纵向力

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基于钻头破岩钻进的下部钻具横向振动特性研究 被引量：25

8

作者 祝效华 胡志强 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第17期90-93,共4页

针对横向振动引起下部钻具失效的问题,基于钻头破岩钻进,并考虑钻具纵横扭耦合以及钻具与井壁随机接触,建立了系统非线性动力学模型,研究下部钻具横向振动特性。结果表明:在常用的牙轮钻头单扶下部钻具组合钻进过程中,钻头横振表现出较... 针对横向振动引起下部钻具失效的问题,基于钻头破岩钻进,并考虑钻具纵横扭耦合以及钻具与井壁随机接触,建立了系统非线性动力学模型,研究下部钻具横向振动特性。结果表明:在常用的牙轮钻头单扶下部钻具组合钻进过程中,钻头横振表现出较强的随机性,根据贝克休斯公司对钻具振动的量化标准,其强度属于剧烈分区;钻铤横振强度随其与钻头距离增大而近似呈指数递减,并在距钻头约50 m以后趋于稳定;钻铤上接的钻杆与近钻头钻铤的横振强度相当;下部钻具横振强度随钻压、转速增大而增大。考虑了牙轮钻头破岩钻进与下部钻柱的交互影响,对进一步揭示下部钻具的横振特性以及参数优选具有积极意义。 展开更多

关键词 下部钻具 破岩 随机接触 横向振动 加速度

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超声波高频旋冲钻井技术破岩机理研究 被引量：18

9

作者 黄家根 汪海阁 +3 位作者 纪国栋 赵飞 明瑞卿 郝亚龙 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期23-29,共7页

采用传统钻井技术钻进深部硬地层时机械钻速低,严重影响了深层和超深层油气的勘探开发进程,因此,将超声波破岩技术和传统旋转破岩技术相结合,提出了超声波高频旋冲破岩钻井技术,设计了可实现超声波高频旋冲钻井的超声波振动短节。基于... 采用传统钻井技术钻进深部硬地层时机械钻速低,严重影响了深层和超深层油气的勘探开发进程,因此,将超声波破岩技术和传统旋转破岩技术相结合,提出了超声波高频旋冲破岩钻井技术,设计了可实现超声波高频旋冲钻井的超声波振动短节。基于岩石力学理论,分析了超声波高频旋冲破岩机理,并建立了高频冲击钻进模型。通过对高频冲击钻进数学模型进行无因次化数值分析,研究了高频冲击钻进的3个阶段,详细分析了钻压、频率和振幅对破岩效率的影响规律。研究发现:随着钻压和振幅增大,破岩效率随之提高;存在最优振动频率,在此振动频率下破岩效率最高。研究表明,超声波高频旋冲破岩钻井技术通过加快硬岩石疲劳损伤、减少钻头粘滑振动及合理利用共振能量3种方式提高深部硬地层的机械钻速。 展开更多

关键词 硬地层 超声波破岩 振动短节 冲击钻进 钻进模型 破岩机理 机械钻速

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非炸药型干冰聚能预裂破岩施工方法与应用 被引量：2

10

作者 叶武 王建望 +3 位作者 张强 胡少斌 章晖 熊国宏 《科技通报》 2021年第11期98-103,共6页

干冰聚能预裂破岩技术作为新一代CO_(2)破岩技术,不涉及高压气体和危化品具有较高的安全性。本文提出一种非炸药型干冰聚能预裂破岩施工方法,通过现场应用对破岩效果、周边环境影响和经济性与机械破岩方法进行了对比分析。结果表明干冰... 干冰聚能预裂破岩技术作为新一代CO_(2)破岩技术,不涉及高压气体和危化品具有较高的安全性。本文提出一种非炸药型干冰聚能预裂破岩施工方法,通过现场应用对破岩效果、周边环境影响和经济性与机械破岩方法进行了对比分析。结果表明干冰聚能预裂破岩技术具有较好的破岩效果,可以实现大规模破岩作业;噪声和振动影响很小,明显低于机械破岩的影响,适合复杂敏感环境施工;经济性与机械破岩持平,破岩效率为机械破岩效率的4倍。非炸药型干冰聚能预裂破岩施工方法为复杂敏感环境破岩作业提供了一种安全高效的施工方法。 展开更多

关键词 CO_(2) 干冰聚能破岩技术 复杂敏感环境 岩体破除 振动监测 高效破岩

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盾构刀盘振动切削性能有限元仿真研究 被引量：4

11

作者 童一珏 蒋建东 +1 位作者 张钧 赵颖娣 《机电工程》 CAS 2016年第6期668-673,共6页

针对盾构机刀盘的掘进效率问题,对振动切削原理、刀具运动轨迹与破岩机理、盾构刀盘建模、切削力学模型等方面进行了研究,将振动切削技术运用到盾构刀盘的开挖过程中,对刀盘振动切削过程中各项性能参数进行了分析与对比,提出了在刀盘圆... 针对盾构机刀盘的掘进效率问题,对振动切削原理、刀具运动轨迹与破岩机理、盾构刀盘建模、切削力学模型等方面进行了研究,将振动切削技术运用到盾构刀盘的开挖过程中,对刀盘振动切削过程中各项性能参数进行了分析与对比,提出了在刀盘圆周添加正弦激励改变转速实现振动切削的方法,利用LS-DYNA仿真软件分别进行了单把刀具的振动切削及盾构刀盘振动切削过程的数值模拟仿真。研究结果表明,切刀振动切削减阻效果优于滚刀,刀盘在振动切削条件下受力减小,产生的内能增加。 展开更多

关键词 盾构刀盘 破岩机理 振动切削 数值模拟

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干冰聚能静态破岩技术振动规律与频谱特征

12

作者 张强 叶武 +5 位作者 奚灵智 杨槐 胡少斌 李晨 庞烁钢 颜正勇 《科技通报》 2024年第3期92-98,108,共8页

为了明确干冰聚能静态破岩技术诱发振动的影响范围及规律,本文利用微震监测系统对干冰聚能静态破岩过程进行全程监测,获得了干冰聚能静态破岩和机械破岩诱发的振动信号,对其振动规律与频谱特征进行对比分析。得出如下结论:干冰聚能静态... 为了明确干冰聚能静态破岩技术诱发振动的影响范围及规律,本文利用微震监测系统对干冰聚能静态破岩过程进行全程监测,获得了干冰聚能静态破岩和机械破岩诱发的振动信号,对其振动规律与频谱特征进行对比分析。得出如下结论:干冰聚能静态破岩诱发振动速度在3 m距离处即降到了25 mm/s以下,可满足爆破振动安全允许标准;诱发的振动频率主要分布在100 Hz以下,与镐头机诱发的振动相比,振动频率在50 Hz以下的成分更多、幅值更大,低频成分更多;诱发振动速度随震源距离增加呈乘幂函数衰减,比机械破岩引起的振动影响范围更小;边坡加速了干冰聚能静态破岩诱发振动速度的衰减,坡度越陡,振动速度沿该方向的衰减越剧烈,干冰聚能静态破岩技术未使用危险爆炸品,与炸药破岩相比没有审批、运输限制,现场施工安全环保。研究结果对干冰聚能静态破岩技术的现场应用具有指导作用。 展开更多

关键词 干冰 气动破岩 振动规律 衰减规律 频谱特征

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典型地层下TBM滚刀刀座系统振动特性实验研究

13

作者 郑永光 杨妹 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期263-270,共8页

在全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)滚刀破岩过程中,强冲击载荷下产生的切削应力通过刀座系统传递至刀盘,引起刀座系统剧烈振动,造成螺栓松动断裂甚至滚刀掉落等严重的工程问题。为此,通过开展破岩实验来研究TBM滚刀刀... 在全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)滚刀破岩过程中,强冲击载荷下产生的切削应力通过刀座系统传递至刀盘,引起刀座系统剧烈振动,造成螺栓松动断裂甚至滚刀掉落等严重的工程问题。为此,通过开展破岩实验来研究TBM滚刀刀座系统的振动特性。利用多功能刀具切削性能测试实验台开展TBM滚刀切削红砂岩和花岗岩的实验,并采集滚刀破岩过程中的三向载荷和刀轴振动加速度数据。通过对比分析红砂岩和花岗岩地层下滚刀破岩的载荷—时间历程曲线,得到破岩过程中滚刀刀座系统载荷的动态变化特性,以及不同地层下滚刀刀轴的振动响应特性。研究结果可为TBM滚刀刀座系统的减振设计提供理论依据。 展开更多

关键词 全断面硬岩隧道掘进机 滚刀破岩 滚刀刀座系统 载荷特性 振动响应

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竖井大直径空孔掏槽爆破的振动效应分析

14

作者 朱振业 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2024年第3期160-168,共9页

大直径空孔对掏槽爆破及其振动效应有复杂的影响。以青岛地铁5号线沾化路竖井工程为背景,借助数值模拟与现场试验相结合等手段,揭示了直孔掏槽时大直径中空孔孔径和装药孔与中空孔距离的比值K对掏槽区破岩效果和地表振速响应规律的影响... 大直径空孔对掏槽爆破及其振动效应有复杂的影响。以青岛地铁5号线沾化路竖井工程为背景,借助数值模拟与现场试验相结合等手段,揭示了直孔掏槽时大直径中空孔孔径和装药孔与中空孔距离的比值K对掏槽区破岩效果和地表振速响应规律的影响。研究结论表明:掏槽区爆破破岩和减振效果与K值之间存在显著的正相关性,且K值为1时大直径空孔掏槽爆破效果最为合理;采用大直径中空孔(Ф80 cm)掏槽,基于数码电子精确延时的逐孔起爆方式,可将实际工程地表质点峰值振速精准控制在0.3 cm/s以内;现场试验监测与数值模拟结果误差在8%左右,表明研究方法是合理可行的。研究结论能为城市闹市区地铁及竖井爆破振动有害效应精准控制提供依据和参考。 展开更多

关键词 竖井工程 破岩效果 直孔掏槽 大直径空孔 振动效应

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基于单齿破岩有限元模拟的黏滑振动机理研究 被引量：3

15

作者 贺振国 石李保 +3 位作者 李灵樨 孔璐琳 张小宁 刘新云 《石油机械》 北大核心 2021年第5期17-26,共10页

油气勘探开发中深部复杂地层具有孔隙压力高、温度高、岩石硬度高、塑性强及可钻性差等特点,给钻井作业带来了诸多困难,为此,进行了钻头齿破岩黏滑振动机理研究。通过单齿切削数值模拟及试验,研究在破岩过程中钻头齿与岩石的作用方式、... 油气勘探开发中深部复杂地层具有孔隙压力高、温度高、岩石硬度高、塑性强及可钻性差等特点,给钻井作业带来了诸多困难,为此,进行了钻头齿破岩黏滑振动机理研究。通过单齿切削数值模拟及试验,研究在破岩过程中钻头齿与岩石的作用方式、破碎微观过程,以及在不同钻压及岩性条件下钻齿切深、破岩载荷及破碎效率之间的关系。研究结果表明:在不同模拟条件下,切削载荷波动随钻头齿切削深度的增加而增大,切削深度变化会改变岩石的塑-脆性破坏形式;钻头齿切深突增导致钻柱扭矩不足以克服岩石阻力,钻头转速的低频振动终止,动态平衡打破,从而导致黏滑振动的发生。研究结果可以为提高钻井效率及高效开发深部油气资源提供理论参考。 展开更多

关键词 单齿破岩 黏滑振动 有限元 动态模拟 切削深度

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凿岩棒水下破岩对网箱养殖鱼类的影响 被引量：2

16

作者 曾宪江 张立 刘永彬 《煤矿爆破》 2008年第2期7-10,共4页

通过理论分析,评价了船载凿岩棒水下破岩产生的振动和水击波对网箱养殖的影响。现场监测显示,凿岩棒振动破岩产生的振动效应对大于50m以外水域的养殖鱼类无影响。

关键词 凿岩棒 水下破岩 冲击振动 网箱养殖

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煤岩破碎微小振动监测系统硬件的开发

17

作者 孟德龙 《中州煤炭》 2015年第7期101-104,共4页

在采矿业中,有预见性地监测监控巷道顶板发育,能在很大程度上减少动力灾害带来的损失。设计了基于加速度传感器搭建的监控煤岩破碎微小振动系统,该系统利用加速度传感器接收振动信号,对信号进行放大处理,得到ADC可以转换的模拟信号,并... 在采矿业中,有预见性地监测监控巷道顶板发育,能在很大程度上减少动力灾害带来的损失。设计了基于加速度传感器搭建的监控煤岩破碎微小振动系统,该系统利用加速度传感器接收振动信号,对信号进行放大处理,得到ADC可以转换的模拟信号,并转换为数字信号,通过单片机微处理器进行信号处理,用串口通信发送给计算机,最后应用配套编制的软件进行分析。该系统虽处于实验阶段,但其振动监测已经是一个完备过程,且在实际应用中可以更新。 展开更多

关键词 煤岩破碎 振动信号 加速度压电传感器 数模转换

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干冰致裂破岩振动与噪声分布规律

18

作者 陶科宇 张奇 郑玉龙 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2022年第5期99-105,共7页

为探讨干冰相变膨胀爆破致裂岩石过程中的振动及噪声分布规律,利用专业振动测试系统对不同布孔结构下的干冰破岩过程产生的振动及噪声进行实地监测,分析了干冰破岩产生的振动场及噪声的分布规律。结果表明,干冰致裂破岩过程中振动迅速... 为探讨干冰相变膨胀爆破致裂岩石过程中的振动及噪声分布规律,利用专业振动测试系统对不同布孔结构下的干冰破岩过程产生的振动及噪声进行实地监测,分析了干冰破岩产生的振动场及噪声的分布规律。结果表明,干冰致裂破岩过程中振动迅速衰减的位置在距振源6~10 m之间,产生的强振动持续时间较短,安全系数较高。干冰致裂破岩过程产生的噪声较小,噪声持续时间十分短,频率集中于0~50 Hz之间,且振幅不大,环境影响较小。 展开更多

关键词 干冰致裂 破岩技术 振动 噪声 衰减

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硅质白云岩PDC钻头齿型优选实验研究 被引量：8

19

作者 邹德永 任尊亮 +2 位作者 陈雅辉 潘龙 崔煜东 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2021年第6期19-24,共6页

当钻遇硅质白云岩地层时,由于对PDC钻头齿破碎硅质白云岩地层的规律认识不清、选齿的盲目性,造成钻头出现打滑、崩齿、使用寿命短等问题。文章对可钻性级值为6.8级的硅质白云岩进行了常规齿、斧形齿及三棱齿的单齿破岩效率实验。通过实... 当钻遇硅质白云岩地层时,由于对PDC钻头齿破碎硅质白云岩地层的规律认识不清、选齿的盲目性,造成钻头出现打滑、崩齿、使用寿命短等问题。文章对可钻性级值为6.8级的硅质白云岩进行了常规齿、斧形齿及三棱齿的单齿破岩效率实验。通过实验结果发现,在相同切削条件下,斧形齿吃入岩石的深度最大,在切削岩石的过程中受到的切向力最小,发生粘滑振动的概率更低;其次为三棱齿;常规齿吃入岩石的深度最小,受到的切向力最大,发生粘滑振动的概率更高。其中,常规齿受到的切向力标准值是斧形齿的2.6倍,三棱齿受到的切向力标准值是斧形齿的1.7倍。通过对斧形齿破岩规律研究,斧刃角110°、直径13 mm的斧形齿的后倾角设置为15°时破岩效率最高。研究结果对适用于硅质白云岩地层PDC钻头切削齿的选型和钻头优化设计提供了重要依据。 展开更多

关键词 硅质白云岩 单齿破岩效率实验 斧形齿 切向力 粘滑振动 破岩规律

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干冰粉热冲击破岩基坑围护结构振动安全研究

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作者 王小飞 胡少斌 +2 位作者 王恩元 黄俊 颜正勇 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期371-381,共11页

为了给干冰粉热冲击破岩现场设定施工参数设计提供参考,并对关键工程结构进行全面的安全评价,首次在居民区附近明挖隧道中进行了隧道开挖工程干冰粉热冲击破岩现场试验。在试验中通过压力传感器获得干冰粉致裂筒内部压力变化曲线,使用... 为了给干冰粉热冲击破岩现场设定施工参数设计提供参考,并对关键工程结构进行全面的安全评价,首次在居民区附近明挖隧道中进行了隧道开挖工程干冰粉热冲击破岩现场试验。在试验中通过压力传感器获得干冰粉致裂筒内部压力变化曲线,使用振动和噪音监测系统监测破岩过程中隧道结构的噪音和振动响应。通过希尔伯特黄变换对振动信号进行分解和特征提取,通过振动能量时域分布和频域分布特征获得振动安全评价参数。研究结果表明:(1)干冰气动破岩最大振动速度在砼冠梁8 m处衰减至50 mm·s^(-1)以下,满足安全质点振动速度要求,噪音在4 m处仅为83 dB,对周边居民生活影响很小;(2)干冰破岩诱发振动速度整体上呈衰减趋势,且符合乘幂函数衰减,可以划分为振动速度缓慢降低区(2.5~10 m)和稳定区(>10 m)两个区域;(3)干冰粉致裂管破裂压力在40~60 MPa,干冰粉热冲击破岩是冲击波和高能气体共同作用致裂岩石,可以分为3个阶段,其中高能气体的气楔作用在岩体损伤中占主导作用;(4)HHT与傅里叶变换分析相比更适用于处理振动信号,获得振动速度峰值和主频率后计算振动最大位移可以更好地对隧道结构进行安全评估。干冰粉热冲击破岩是一种比传统钻爆法更加安全的破岩技术,振动弱,噪音小,适合在城市敏感区域应用。 展开更多

关键词 隧道工程 干冰粉热冲击破岩 振动安全 希尔伯特黄变换

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