勘探平硐施工技术与掘进装备发展现状

平硐勘探是在进行水利水电勘察时,获取山体周围区域的地质参数,全面了解地层情况的一种技术手段。在勘查工作中,首先的目标是查明建筑物的工程地质条件或特殊的地质问题,如断层、夹层等,并进行现场的原位测试和试验。因此,平硐勘探施工技术在重要工程勘察中占据十分重要的地位。如何加快施工进度、缩短工期、解决平硐施工中的难题是这项技术主要的研究方向。目前,平硐的施工工艺和掘进装备已有一定的发展,但是针对勘探平硐开拓技术和相关专用装备的研究仍处于起步阶段。本文主要论述了平硐施工工艺和掘进装备的发展现状,分析其特点及局限性,将不同施工方法的综合性能进行对比,并针对勘探平硐技术发展的实际问题进行分析,探讨了钻孔劈裂方法在勘探平硐中的优势以及适用性,最后基于施工工艺对勘探平硐掘进装备的发展方向进行了展望。     

基于Abaqus的软硬交错地层钻进过程仿真及动态特性分析

随着钻探技术向深部地层发展,研究钻进过程中钻头与深部复杂地层的动态特性及参数响应规律成为研究中的重难点。采用数值模拟和响应面分析相结合的方法,研究了聚晶金刚石复合片(PDC)钻头与典型复合地层在钻进破坏过程中的动力学特性,并对其进行了参数分析;以带倾角的软硬交错地层作为典型复杂地层为研究对象,基于Abaqus建立了全真尺寸的PDC钻头与软硬交错地层之间的动态破坏有限元仿真模型,得出了钻头在钻进过程中受到地层反力的动态特性;通过正交试验进行了数值仿真试验,研究了在不同的地层参数及钻进参数下PDC钻头的动力学特性;采用单一因素分析法和响应面分析法对钻进参数及地层参数与钻头受到地层反力之间的关系进行了建模与辨识,得到了多参数下钻头受到的地层反力变化趋势及回归模型。研究结果表明：软硬地层倾角越大,钻头受到的地层反力平均值和冲击峰值亦越大。随着地层软硬程度比的增大,钻头受到的平均反力和峰值反力大幅增长。在一定范围内,增大转速会降低钻头受到的反力冲击。研究成果可以为深部复杂地层钻进时钻头反力的预测提供依据,同时对深部复杂地层钻进轨迹控制起指导作用,对地质深部钻进有重要意义。