旋转触探数学模型及其试验分析.pdf

《旋转触探数学模型及其试验分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第4O卷第6期煤田地质与勘探Vl01．40NO．62012年l2月CClALGE0]L()GY&唧0RA]110NDec．2012文章编号：1001—1986(2012)06．0085．04旋转触探数学模型及其试验分析李田军，鄢泰宁，梅爽，石奎(1．中国地质大学(武汉)工程学院，湖北武汉430074；2．中国地质大学(武汉)机电学院，湖北武汉430074)摘要：通过对旋转触探用双螺旋探头的受力分析，建立了螺旋探头的贯入阻力和扭矩与贯入速度和转速，以及岩土的力学性能参数间的数学模型。结合数学模型和试验数据对旋转触探技术的影响因素进行了分析，

2、为设计探头结构和进一步理解该技术的力学机理提供了理论依据。关键词：旋转触探；模型；试验分析中图分类号：P634文献标识码：ADOI：10．3969~．issn．1001—1986．2012．06．020MathematicalmodelandexperimentalresearchforrotarypenetrationLITianjun，YANTaining，MEIShuang，SHIKui(1．FacultyofEngineering，ChinaUniversityofGeosciences，Wuhan430074，China；2．F

3、acultyofMechanical＆ElectronicInformation，ChinaUniversityofGeosciences，Wuhan430074，China)Abstract：Thispaperstudiedtherelationshipbetweenpenetrationresistanceortorqueandpenetrationspeed，thegeotechnicalparametersofthemechanicalproperties，throughestablishingthemathematicalmod

4、elwiththeme-chanicalanalysisofthedoublehelixprobe．Combinedwithmathematicalmodelsandexperimentaldata，thefactorsontheimpactofthepenetrationtechnologyareanalyzed．Theconclusionmayaffordtheoreticbasisfordesigningtheprobestructureandunderstandingthemechanicmechanismofthepenetra

5、tiontechnique．Keywords：rotationpenetration；model；experimentalanalysis静力触探是一种常用的原位测试方法，因其具有和扭矩与贯人速度和转速，以及岩土物理力学参数间快速、准确、经济等优点，在岩土工程勘察中得到广的数学模型，并结合试验数据对数学模型的可行性和泛应用。但是，静力触探过程是靠机械压力将探头压旋转触探技术的影响因素进行了分析，这可为更好地入土层的，在土层较硬时，贯入阻力较大。由于触探发展旋转触探技术，进一步理解其力学机理，为设计机功率及自重和反力有限，使得静力触探不能在

6、硬土出更合理的螺旋探头提供参考。层和软岩中应用，因此不适用于深层触探。旋转触探技术是借鉴回转钻进技术理论，采用压人加旋转的贯进方式代替原有直接压入的方式，使土的破坏形态除了原有的挤压破坏，还包含有切削刃对土的剪断作用，可以从根本上解决静力触探不能深探的问题。这种触探方法的实质就是钻探和触探的有机结合。文献[1—5]均对旋转触探技术可以极大提高触探机的贯人能力给予了肯定，并对相关问题进行了一定研究，得到了一些有意义的结论。但是，由于贯入方式不同，所用探头结构不同，使得旋转触探的力学机理比静力触探更复杂。如文献[3—5]提到的探头结构与在天津

7、某地区进行旋转触探所用探头结构就不一样，因此得到的结果与前者是有些区别的。本文对天津某地区使用的一种螺旋探头图1螺旋探头(图11进行了受力分析，建立了螺旋探头的轴向阻力Fig．1Doublehelixprobe收稿日期：20l1．11．04作者简介：李田军(1977一)，男，湖南郴州人，博士，讲师，从事工程力学教学和钻探工程力学研究工作·86·煤田地质与勘探第40卷1螺旋探头受力分析及数学模型具刃角等于螺旋升角6c，叩为无量纲系数，为土的压入硬度。因此，AFn=rlbHytana·ds，代人式(1)、如图1所示，本文所分析的螺旋探头是锥形

8、双螺式(2)，并将求和改成沿螺旋线积分，再考虑到双螺旋探头。设螺纹类型为矩形，厚度为b，上升角为a，旋曲线，于是有：螺距为，锥高为日，锥角为0。同时设土与探头间的摩擦系数为．，摩擦角为。_2y