PDC齿静载压入砾岩的细观损伤模拟

作者：邓嵘; 杨宏宇^*; 刘建平; 叶柏良; 何香江

来源：地下空间与工程学报, 2023, 19(06): 1828-1840.

• PDC齿
• 离散元
• 数值模拟
• 细观损伤
• 岩石压入

由于砾岩一般具有孔隙结构复杂、非均匀性严重等特点，聚晶金刚石复合全钻头(PDC)钻进砾岩地层时破岩效率普遍较低，室内试验很难有效地研究PDC齿破岩过程。采用离散单元法(DEM)建立了PDC齿压入砾岩的数值模型，并通过室内试验验证了数值模型的准确性；研究了不同压入位移、前倾角和砾岩非均质度情况下，砾岩的破碎形式和过程。研究表明：一定范围内增加压入位移、非均质度，砾岩内部总裂纹数增加；压入砾石时以拉伸裂纹为主，压入基质时以剪切裂纹为主；增加砾岩非均质度，无论压入砾石还是基质，最大压力值都会提高且砾岩力场分布范围更广，砾石在砾岩中的支撑作用增强。

• 单位
  石油大学机电工程学院; 四川职业技术学院; 重庆铁马工业集团有限公司