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隧道超前钻探测试是获取掌子面前方地质情况的重要手段,钻进参数与岩体性质具有一定的相关性。本文为了探究超前钻探中的钻进参数与不同岩体强度之间的响应关系,建立能定量表征岩体单轴抗压强度的数学模型,利用安装有钻进智能感知系统的ZS-100型钻孔取样机对不同强度等级的水泥砂浆试样进行钻孔试验。试验过程中对两组试样分别设置不同的钻头转速(300 r·min-1、400 r·min-1),监测钻进过程中钻进扭矩、钻进压力、钻进速率等随钻参数的变化趋势,研究结果表明:钻机智能感知系统在钻孔过程中监测到的随钻参数在钻进准备阶段、钻进岩样阶段和提升钻头阶段3个阶段均有明显的响应特征;随钻参数的响应情况与试样的强度等级相关性高,水泥砂浆强度等级越高,钻进过程中钻头受到的扭矩和钻进压力越大,钻进速率越慢;钻取的岩芯与随钻参数的变化情况高度匹配,表明钻进智能感知系统监测结果精准性高;通过将测试结果进行单轴抗压强度预测模型反演,发现扭矩、钻进压力、钻进速率3个参数与单轴抗压强度之间存在明显的指数函数关系,证实了钻进智能感知系统的实用性和有效性,为岩石单轴抗压强度预测和超前智能钻探设备的应用提供科学的参考依据。 相似文献
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