西安理工大學何明明獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉西安理工大學申請的專利基于數字鉆參數確定Hoek-Brown準則中常數mi和強度包絡線的方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115326579B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-05發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210659279.9,技術領域涉及:G01N3/12;該發明授權基于數字鉆參數確定Hoek-Brown準則中常數mi和強度包絡線的方法是由何明明;袁卓亞;張永浩;王晶;王滈藤;劉小平;羅波;馬旭東;呂小寧;鄧邊員;劉新星;朱淳設計研發完成,并于2022-06-13向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于數字鉆參數確定Hoek-Brown準則中常數mi和強度包絡線的方法在說明書摘要公布了:本發明公開了基于數字鉆參數確定Hoek?Brown準則中常數mi和強度包絡線的方法,首先進行數字鉆實驗,得到數字鉆參數,根據Hoek?Brown準則以及數字鉆參數之間的關系得到切削力Ft與推力Fn的關系曲線,計算出鉆頭前角α和鉆頭切割面和端面的巖石接觸摩擦角θ;計算出壓縮區與完整巖石的摩擦角以及巖石的內摩擦角繪制切削力Ft關于推力Fn的關系曲線,得到曲線截距b,計算出Hoek?Brown準則中常數mi;將θ、截距b代入巖石粘聚力c的方程式中計算出粘聚力c,進而計算出巖石單軸抗壓強度UCS;將計算的常數mi、單軸抗壓強度UCS代入H?B準則,進而計算出巖石的三軸抗壓強度TCS。本發明解決了現有計算常數mi方法的準確性、科學性、簡易性無法保證的問題。
本發明授權基于數字鉆參數確定Hoek-Brown準則中常數mi和強度包絡線的方法在權利要求書中公布了:1.基于數字鉆參數確定Hoek-Brown準則中常數mi和強度包絡線的方法,其特征在于,具體按照以下步驟實施: 步驟1、利用數字鉆設備進行巖石數字鉆實驗,根據Hoek-Brown準則以及鉆參數之間的關系得到切削力Ft與推力Fn的關系曲線,進而計算出鉆頭前角α和鉆頭切割面和端面的巖石接觸摩擦角θ; 所述步驟1中進行數字鉆實驗時,根據主導力的不同分為兩個階段,切削和摩擦階段,當切削力大于推力時,切削力占主導地位;當切削力小于推力時,推力占主導地位; 當切削力大于推力時,切削力和推力之間的關系為: 式1中,Ft為切削力,Fn為推力,α為鉆頭前角,θ’為切削面的接觸摩擦角 當切削力小于推力時,切削力和推力之間的關系為: 式2中,π·R2-r2為鉆頭的截面積,R為鉆頭的外徑,r為鉆頭的內徑;θ為鉆頭切割面和端面的巖石接觸摩擦角,為巖石的內摩擦角; 根據切削力小于推力時關系曲線,計算斜率得到θ,再根據切削力大于推力時關系線,計算斜率得到α+θ’,由于θ約等于θ’,進而得到鉆頭前角α; 步驟2、根據步驟1中計算的鉆頭前角α和鉆頭切割面和端面的巖石接觸摩擦角θ,進而計算出壓縮區與完整巖石的摩擦角和巖石的內摩擦角 所述步驟2中壓縮區與完整巖石的摩擦角與巖石的內摩擦角的計算公式為: 步驟3、繪制切削力Ft關于推力Fn的關系曲線,得到曲線截距b,將步驟1、2中得到的前角α、鉆頭切割面和端面的巖石接觸摩擦角θ和內摩擦角代入常數mi方程式中從而計算出Hoek-Brown準則中常數mi; 所述步驟3中切削力Ft與推力Fn關系曲線截距用常數b表示,則b的計算公式為: 進而得到Hoek-Brown準則中常數mi的計算公式為: 步驟4、將步驟1、2、3中計算的鉆頭切割面和端面的巖石接觸摩擦角θ、壓縮區與完整巖石的摩擦角巖石的內摩擦角截距b代入巖石粘聚力c的計算式中得到粘聚力c,進而計算出巖石單軸抗壓強度UCS; 所述步驟4中巖石單軸抗壓強度UCS、粘聚力c的計算公式為: 步驟5、將步驟3中計算的常數mi、步驟4中計算的單軸抗壓強度UCS代入H-B破壞準則,進而計算出巖石的三軸抗壓強度TCS; 所述步驟5中H-B破壞準則為: σc為巖石的單軸抗壓強度UCS,σ1和σ3為σ的兩個分量其中σ1為三軸抗壓強度TCS,s為常數,完整巖石s取1.0; 巖石三軸抗壓強度TCS的計算公式為:
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