【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及优选水下重锤凿岩工艺参数的,特别涉及一种水下重锤凿岩工艺参数优选方法。
技术介绍
1、港口改扩建、航道疏浚以及沉管隧道基槽开挖等建设常涉及水下破岩清礁施工。水下机械凿岩技术，即采用抓斗式挖泥船配凿岩锤或凿岩棒破碎硬质层后再用抓斗船清除，具有设备改造简便且经济、可快速投入施工、进退场灵活、安全性高等优点，在破岩清礁工程中广泛应用，尤其是在周边建(构)筑物及海洋环境保护重要性水域。
2、目前，水下机械凿岩工艺参数确定方法包括主观经验法和现场工艺试验法。主观经验法选取的工艺参数主要工程师以往的经验和主观判断，其往往与实际要求相差较大，常造成多次返工；现场工艺试验法，先基于以往经验预设几种凿岩工艺参数组合，然后选取场地代表区域进行凿岩试验，最后由抓斗船实测清礁量评判凿岩工艺参数合理性，现场工艺试验法虽然可靠性较高，但耗时费力，其要求试验区域达到一定范围，以方便区分不同凿岩工艺参数下破岩效果，但由于水下凿岩施工案例较少且作为隐蔽工程难以直接观测，施工参数的配置缺少数据支撑，主观性强。因此迫切需要提供一种可以帮助确定特定场地中凿岩施工参数的工艺参数优选方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种简化现场工艺试验流程，结合室内岩石落锤试验与数值仿真试验快速确定凿岩工艺参数，有效提高水下重锤凿岩效率的水下重锤凿岩工艺参数优选方法。
2、本专利技术的技术方案采用的工艺参数优选方法包括以下步骤：
3、s1、依据场
4、s2、钻取场地基岩芯样，对基岩芯样开展不同落锤速度的基岩岩石落锤试验，记录基岩岩石落锤试验数值；
5、s3、依据场地基岩类型及基岩基本物理参数进行基岩落锤数值仿真计算，对比基岩岩石落锤试验数值与仿真计算结果，反演生成基岩岩石本构模型参数；
6、s4、依据基岩岩石本构模型参数及选取的凿岩锤类型，开展不同刃角的凿岩锤凿岩试验仿真计算，确定最优凿岩锤刃角θr；
7、s5、依据最优凿岩锤刃角θr开展单点单次凿岩试验仿真计算，通过岩石塑性损伤体积与落锤速度平方比值，确定最优落锤速度vr及相应的最优落锤高度hr；
8、s6、依据最优凿岩锤刃角θr和最优落锤速度vr及最优落锤高度hr，开展单点多次凿岩试验仿真计算，确定最优落锤次数nr；
9、s7、依据最优落锤次数nr形成的岩石塑性损伤体积，计算单点多次凿岩岩石塑性区等效半径，确定凿岩点距，从而确定水下重锤凿岩工艺参数。
10、进一步，在步骤s1中，选取相应的凿岩锤类型，具体通过以下步骤：
11、s1.1、获取基岩饱和单轴抗压强度和完整程度；
12、s1.2、依据基岩类型按饱和单轴抗压强度和完整程度判断基岩类型，选取相应的凿岩锤。
13、进一步，在步骤s4中，确定最优凿岩锤刃角θr，具体通过以下步骤：
14、s4.1、设置梯度递增的凿岩锤刃角；
15、s4.2、开展单点单次不同凿岩锤刃角的凿岩试验仿真计算，并获取凿岩锤各刃角下的岩石塑性损伤体积；
16、s4.3、以凿岩锤刃角为横坐标，第一岩石塑性损伤体积为纵坐标，作出第一曲线，第一曲线的峰值对应的凿岩锤刃角为最优凿岩锤刃角θr。
17、进一步，在步骤s5中，确认最优落锤速度vr，具体通过以下步骤：
18、s5.1、设置梯度递增的凿岩锤下落速度；
19、s5.2、在水中开展单点单次凿岩试验仿真计算，测试并记录相应岩石塑性损伤体积；
20、s5.3、以落锤速度为横坐标，第二岩石塑性损伤体积与落锤速度平方的比值为纵坐标，获得第二曲线，第二曲线的峰值对应的落锤速度为最优落锤速度vr。
21、进一步，在步骤s5中，确认确定最优落锤高度hr具体公式为：
22、
23、其中，hr为下落高度，vr为下落速度，g为重力加速度，s为水深。
24、进一步，在步骤s6中，确认最优落锤次数nr，具体体通过以下步骤：
25、s6.1、在水中开展单点多次落锤凿岩试验仿真计算，测试并记录落锤次数及相应岩石塑性损伤体积；
26、s6.2、以单点落锤次数为横坐标，岩石塑性损伤体积与落锤次数之比为纵坐标，作出第三曲线，第三曲线的峰值对应落锤次数即为最优落锤次数nr。
27、进一步，在步骤s7中，凿岩点距计算公式为：
28、
29、其中，r为凿岩点距，ξ为岩体系数，v为岩石塑性损伤体积。
30、本专利技术的有益效果是：由于本专利技术通过依次开展不同凿岩锤刃角形态、不同落锤高度、不同凿岩锤质量、单点多次凿岩和不同凿岩点距地凿岩数值试验，绘制岩石塑性损伤体积随刃角形态、落锤高度、凿岩锤质量和凿岩次数变化曲线，继而给出优化后的凿岩高度、凿岩锤质量、单点凿岩次数和凿岩点距，简化现场工艺试验流程，只需若干点位凿岩试验即可快速确定凿岩工艺参数，可有效提升水下重锤凿岩效率及智能化水平。
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1.一种水下重锤凿岩工艺参数优选方法，其特征在于：所述优选方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种水下重锤凿岩工艺参数优选方法，其特征在于，在步骤S1中，选取相应的凿岩锤类型，具体通过以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种水下重锤凿岩工艺参数优选方法，其特征在于，在步骤S4中，确定最优凿岩锤刃角θr，具体通过以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种水下重锤凿岩工艺参数优选方法，其特征在于，在步骤S5中，确认最优落锤速度Vr，具体通过以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种水下重锤凿岩工艺参数优选方法，其特征在于，在步骤S5中，确认确定最优落锤高度具体公式为：
6.根据权利要求5所述的一种水下重锤凿岩工艺参数优选方法，其特征在于，在步骤S6中，确认最优落锤次数nr，具体体通过以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种水下重锤凿岩工艺参数优选方法，其特征在于，在步骤S7中，凿岩点距计算公式为：
【技术特征摘要】
1.一种水下重锤凿岩工艺参数优选方法，其特征在于：所述优选方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种水下重锤凿岩工艺参数优选方法，其特征在于，在步骤s1中，选取相应的凿岩锤类型，具体通过以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种水下重锤凿岩工艺参数优选方法，其特征在于，在步骤s4中，确定最优凿岩锤刃角θr，具体通过以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种水下重锤凿岩工艺参数优选方法，其特征在于，在...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏立新，杨春山，欧振锋，刘力英，汪传智，黄雪阳，林志威，
申请(专利权)人：广州市市政工程设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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