基于钻孔过程监测的花岗岩钻进比能研究

作     者：曾俊强 王玉杰 曹瑞琅 赵宇飞 ZENG Junqiang;WANG Yujie;CAO Ruilang;ZHAO Yufei

作者机构：中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 

出 版 物：《水利水电技术》 (Water Resources and Hydropower Engineering)

年 卷 期：2017年第48卷第4期

页      面：112-117页

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划(2016YFC0401801大埋深隧洞岩体工程特性测试技术与综合评价方法) 国家"973"计划(2015CB07072TBM安全高效掘进全过程信息化智能控制与支撑软件基础研究) 中国水科院动态调研专项(GE0145C082016 TBM施工围岩工程特性测试技术与评价方法研究前沿与发展趋势) 

主　　题：旋转钻进 钻进速度 钻进比能 岩体质量 地下隧洞施工 TBM施工 

摘      要：为了探究钻进参数与岩石质量之间的相关性关系,并寻求一个能够定量描述岩体质量的参数,利用安装了DPM系统的SGZ-IIIA型取芯钻机对一块1.25 m×2.00 m×1.00 m的花岗岩进行了6次钻孔试验,对每个孔设置不同的推进压强和转速等参数(压强分为400 kPa、600 kPa、800 kPa三挡,转速分为128 r/min、200 r/min两档),根据钻进位移与钻进时间计算得出钻进速度。结果表明,对于同一种岩石,如果在钻进过程中,转速、扭矩、推进压力等钻进参数不同,那么钻进速度也会相应变化,无法仅利用钻进速度来定量描述岩体质量,无法发挥DPM的优势。通过理论分析与花岗岩试验结果可知,钻进耗能为1.11~1.83 kJ/cm^3,平均值为1.523 kJ/cm^3,基于能量守恒定律,引入钻进比能的概念,发现此参数与岩石物理力学强度参数相关性高,可以用来表征岩石质量,从而实现通过岩石钻进快速确定岩体质量。