西安理工大学何明明获国家专利权
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龙图腾网获悉西安理工大学申请的专利基于数字钻参数确定Hoek-Brown准则中常数mi和强度包络线的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115326579B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210659279.9,技术领域涉及:G01N3/12;该发明授权基于数字钻参数确定Hoek-Brown准则中常数mi和强度包络线的方法是由何明明;袁卓亚;张永浩;王晶;王滈藤;刘小平;罗波;马旭东;吕小宁;邓边员;刘新星;朱淳设计研发完成,并于2022-06-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于数字钻参数确定Hoek-Brown准则中常数mi和强度包络线的方法在说明书摘要公布了:本发明公开了基于数字钻参数确定Hoek‑Brown准则中常数mi和强度包络线的方法,首先进行数字钻实验,得到数字钻参数,根据Hoek‑Brown准则以及数字钻参数之间的关系得到切削力Ft与推力Fn的关系曲线,计算出钻头前角α和钻头切割面和端面的岩石接触摩擦角θ;计算出压缩区与完整岩石的摩擦角以及岩石的内摩擦角绘制切削力Ft关于推力Fn的关系曲线,得到曲线截距b,计算出Hoek‑Brown准则中常数mi;将θ、截距b代入岩石粘聚力c的方程式中计算出粘聚力c,进而计算出岩石单轴抗压强度UCS;将计算的常数mi、单轴抗压强度UCS代入H‑B准则,进而计算出岩石的三轴抗压强度TCS。本发明解决了现有计算常数mi方法的准确性、科学性、简易性无法保证的问题。
本发明授权基于数字钻参数确定Hoek-Brown准则中常数mi和强度包络线的方法在权利要求书中公布了:1.基于数字钻参数确定Hoek-Brown准则中常数mi和强度包络线的方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施: 步骤1、利用数字钻设备进行岩石数字钻实验,根据Hoek-Brown准则以及钻参数之间的关系得到切削力Ft与推力Fn的关系曲线,进而计算出钻头前角α和钻头切割面和端面的岩石接触摩擦角θ; 所述步骤1中进行数字钻实验时,根据主导力的不同分为两个阶段,切削和摩擦阶段,当切削力大于推力时,切削力占主导地位;当切削力小于推力时,推力占主导地位; 当切削力大于推力时,切削力和推力之间的关系为: 式1中,Ft为切削力,Fn为推力,α为钻头前角,θ’为切削面的接触摩擦角 当切削力小于推力时,切削力和推力之间的关系为: 式2中,π·R2-r2为钻头的截面积,R为钻头的外径,r为钻头的内径;θ为钻头切割面和端面的岩石接触摩擦角,为岩石的内摩擦角; 根据切削力小于推力时关系曲线,计算斜率得到θ,再根据切削力大于推力时关系线,计算斜率得到α+θ’,由于θ约等于θ’,进而得到钻头前角α; 步骤2、根据步骤1中计算的钻头前角α和钻头切割面和端面的岩石接触摩擦角θ,进而计算出压缩区与完整岩石的摩擦角和岩石的内摩擦角 所述步骤2中压缩区与完整岩石的摩擦角与岩石的内摩擦角的计算公式为: 步骤3、绘制切削力Ft关于推力Fn的关系曲线,得到曲线截距b,将步骤1、2中得到的前角α、钻头切割面和端面的岩石接触摩擦角θ和内摩擦角代入常数mi方程式中从而计算出Hoek-Brown准则中常数mi; 所述步骤3中切削力Ft与推力Fn关系曲线截距用常数b表示,则b的计算公式为: 进而得到Hoek-Brown准则中常数mi的计算公式为: 步骤4、将步骤1、2、3中计算的钻头切割面和端面的岩石接触摩擦角θ、压缩区与完整岩石的摩擦角岩石的内摩擦角截距b代入岩石粘聚力c的计算式中得到粘聚力c,进而计算出岩石单轴抗压强度UCS; 所述步骤4中岩石单轴抗压强度UCS、粘聚力c的计算公式为: 步骤5、将步骤3中计算的常数mi、步骤4中计算的单轴抗压强度UCS代入H-B破坏准则,进而计算出岩石的三轴抗压强度TCS; 所述步骤5中H-B破坏准则为: σc为岩石的单轴抗压强度UCS,σ1和σ3为σ的两个分量其中σ1为三轴抗压强度TCS,s为常数,完整岩石s取1.0; 岩石三轴抗压强度TCS的计算公式为:
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