摘要：为了对比临空面与常规工况下的滚刀破岩性能规律,采用实验和仿真相结合的方法,分别开展了两种工况下滚刀切割红砂岩破岩实验和破岩仿真研究,分析了两种工况下岩石破碎状态、滚刀受载以及破岩比能耗等规律.研究结果表明:相比常规工况下滚刀破岩,临空面下滚刀破岩可以提升岩体内部主裂纹扩展能力,促进大块岩碴的形成;同时,临空面工况下的滚刀破岩载荷和破岩比能耗也得到显著改善.临空面下的滚刀破岩总载荷和破岩比能耗约为常规工况下滚刀破岩总载荷和破岩比能耗的66%和3%.研究结果可为TBM高效破岩提供参考.

摘要：RWD随钻扩眼使钻井和扩眼过程一次完成,并满足大部分特定井身轨迹严格控制的要求,具有工具结构简单,无活动部件,扩眼尺寸稳定规则的特点,是解决复杂深井阻卡、非常规井身结构应用和提高固井质量的有效手段。随钻扩眼过程中,扩眼器与所扩地层之间的岩石力学耦合作用对随钻扩眼钻进破岩效果和扩眼器、钻柱的优化设计等至关重要。为此,建立了弹塑性有限元力学分析模型,运用莫尔-库仑强度准则,用数值分析的原理和方法模拟了随钻扩眼时扩眼器破岩的力学机理。并对井眼围岩变形和应力分析及强度进行了研究,为研究随钻扩眼的破岩规律和对扩眼器进行改进提供了一种方法和研究的基础。

摘要：为了利用计算机仿真技术对PDC钻头切削齿的破岩效果进行分析预测，并为PDC钻头优化设计提供数据依据，建立了PDC钻头切削齿破岩仿真模型，研究前倾角和侧倾角的变化对PDC钻头切削齿破岩效果的影响规律。仿真结果与试验结果对比分析证明所建立的PDC钻头切削齿破岩仿真模型可行。分析结果表明，前倾角在15°～20°时，PDC钻头切削齿破岩效果比较好，侧倾角在5°时破岩效果最好，且齿遭破坏的概率相对较低。

摘要：破岩技术参数是竖井掘进机研究的重要依据。基于铣筒滚刀破岩机理,对竖井掘进机截割过程中铣筒截齿进行受力以及运动分析。从理论的角度,研究截齿安装角度不同时铣筒截割头的受载特性以及对截割性能的影响,利用SolidWorks软件建立了铣筒破岩动力学三维模型,模拟了铣筒的牵引力随时间的变化曲线。结果表明:理论分析结果与仿真结果一致,可为竖井掘进机整机结构设计提供参考。

摘要：硬岩掘进机(TBM)在硬岩甚至超硬岩段掘进时,采用高压水射流辅助破岩成为一种有效提高破岩效率的新的研究方向。由于高压水射流破岩受诸多因素影响,作用规律复杂,其破岩机理一直未能被准确揭示。主要利用正交实验方法研究水射流压力、喷嘴直径、喷嘴移动速度对破岩沟槽深度与沟槽宽度的影响,同时结合刀盘贯入度优化水射流压力、喷嘴直径、移动速度等关键参数,探索高压水射流与岩石耦合破岩规律,为进一步揭示破岩机理提供依据。

摘要：利用自行研制的射流破岩系统,对淹没和围压条件下多孔射流钻头的破岩钻孔规律进行了试验研究,重点考虑了水力参数(冲蚀时间、射流压力、围压、喷距)和结构参数(孔眼数量和侧向孔眼扩散角)对破岩效果的影响,结果表明:随着冲蚀时间的增加,破岩效果先增加,后趋于平缓;随着射流压力的增大破岩效果随之增大;随着围压的增加破岩效果随之减小;随着喷距的增加破岩效果呈先增大后减小的趋势,存在最优喷距范围;随着孔眼数量的增多,破岩成孔形状越来越圆整;随着侧向孔眼扩散角的增大,破岩效果呈先增大后减小趋势,存在最优扩散角范围。试验结果可为多孔射流钻头水力参数选择和结构参数设计提供依据。

摘要：高压水射流很早就被证明是一种潜力巨大、高效及方便的破岩钻孔工具和方法。但单喷嘴普通射流的冲击破碎面积小，喷嘴旋转系统不可靠性，限制了它的实际应用。本文根据石油钻井技术发展的需要，用特殊方法设计出带有导向元件的喷嘴，调制出旋转射流，在室内进行了一系列实验。实验结果表明，该旋转射流可以产生足够大的冲击面积，钻出比喷嘴直径大40多倍的孔眼。其破若以剪切破碎为主，破岩效率是普通喷嘴的数10倍，破岩门限压力仅为普通射流的1／2左右。地面钻孔试验结果，证实了旋转射流具有破岩成孔能力。

摘要：为进行深井破岩机理的研究，进行了深井破岩试验装置和高压三维测力传感器的设计研制。前者可在模拟不同井深（０～５０００ｍ）的压力条件下进行单齿或钻头破岩试验以及岩石力学参数的试验，后者可直接置于高压水介质中工作２００多小时，从而解决了高压测力传感器的关键技术问题——防水问题。

摘要：根据全断面岩石隧道掘进机(TBM)盘形滚刀破岩的特点,采用光滑粒子流(SPH)方法和有限元方法混合建模,对TBM常截面(CCS)盘形滚刀破岩过程进行三维数值试验研究.得到了不同贯入度情况下滚刀破岩时受到的正压力、滚动力及其分布规律,并利用CSM模型对试验结果进行了验证.最后得到了盘形滚刀破岩接触区内压力的分布规律,为TBM盘形滚刀的设计及应用提供参考.

摘要：针对不同地质,为相应的工程配置不同材质的刀具,满足不同的施工需求,研制隧道掘进机刀具破岩综合检测试验台。详细介绍该试验台的电气控制方案。该方案以操作台和上位机组成电气控制系统,采用Profibus总线控制方式建立连接,通过比例阀,电磁阀等执行机构实现系统的精确控制。重点研究并介绍供配电系统、PLC控制系统、数据采集测量系统等的设计思路及能完成的试验结果。试验结果表明控制系统可靠、实用。