Ин таҳқиқот меомӯзад, ки дар пармакунии болғаи қаъри чоҳ (down-the-hole hammer drilling, DTH) энергияи зарбаи додаи болға байни санг, нӯги парма ва маводи порагардида чӣ гуна бо усули сеченакаи элементҳои ниҳоӣ-дискретӣ тақсим мешавад. Муҳаққиқон зарбаи ягонаи ду нӯги шаклашон нимкуравӣ ва баллистикиро ба оҳаксанги St Anne, регсанги Rhune ва гранити Kuru Grey дар сатҳҳои гуногуни энергия моделсозӣ кардаанд. Энергияи деформатсияи эластикӣ, энергияи кинетикӣ, энергияи тамос, энергияи шикаст ва талафи энергия вобаста ба хокашавӣ-соиш дар тӯли вақт алоҳида пайгирӣ шудааст.

Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки энергияе, ки ба пешрафти тарқишҳои макроскопӣ ҷудо мешавад, танҳо қисми хурди энергияи умумии воридотиро ташкил медиҳад. Дар ҳамаи симулятсияҳо энергияи шикаст умуман аз %2 кам буд. Баръакс, PFD, ки хокашавии санг, соиши пораҳо бо ҳам ва бо нӯг, инчунин равандҳои майдашавиро, ки аз ҳалли модели поёнтаранд, дар бар мегирад, дар баъзе шароитҳо ба тақрибан %90-и энергияи умумӣ расид. Энергияи кинетикие, ки пораҳои санг дар охири зарба доштанд, дар аксари шароитҳо аз %10 кам монд.

Муҳаққиқон ду режими тақсимоти энергияро муайян карданд, ки ба шиддати партоби пораҳо вобаста аст. Дар режими партоби маҳдуд, ки пораҳо асосан дар дохили кратер нигоҳ дошта мешаванд, энергияи шикаст тақрибан %1,0–1,5 ва PFD тақрибан %40–80 мебошад. Дар режими партоби шадиди пораҳо энергияи шикаст то тақрибан %0,5–1,0 кам шуда, PFD ба %80–90 наздик мешавад. Дар режими дуюм, азбаски маводи порагардида аз зери нӯг зуд дур мешавад, интиқоли фишор ба санги солим ва идомаи пешрафти тарқишҳо суст мегардад, дар ҳоле ки бозгашти нӯг ба таври назаррас кам мешавад.

Нӯги баллистикӣ дар ҳар се навъи санг консентратсияи баланди шиддат, воридшавии амиқтар, майдашавии маҳаллӣ ва партоби пораҳоро ба вуҷуд оварда, асосан режими партоби шадидро дастгирӣ кардааст. Дар нӯги нимкуравӣ натиҷа бештар ба навъи санг вобаста буд. Оҳаксанг ва регсанг одатан дар режими партоби маҳдуд монданд, дар ҳоле ки гранит бо сабаби порагарии босуръат дар сарҳадҳои донаҳои минералӣ дар энергияи баланд ба режими партоби шадид гузашт.

Бартарии нӯги баллистикӣ аз зиёд кардани энергияи ташаккули тарқишҳо ба вуҷуд намеояд. Баръакс, махсусан дар оҳаксанг ва регсанг нӯги нимкуравӣ ҳиссаи баландтари энергияи шикастро тавлид кардааст. Бартарии эҳтимолии нӯги баллистикӣ дар он аст, ки энергияи бозгашти нӯги пармаро пахш мекунад, гардиши дубораи энергияро дар дохили асбоби пармакунӣ кам мекунад ва метавонад барои зарбаҳои баъдӣ шароити ҳаракати мувофиқтар фароҳам оварад. Бо таҷрибаҳои зарбаҳои такрорӣ ва пармакунии пуррамасштаб нишон дода нашудааст, ки ин ба суръати воқеии пармакунӣ табдил меёбад ё не.

Арзёбӣ аз нуқтаи назари Туркия: Натиҷаҳо метавонанд барои интихоби геометрияи нӯги DTH мувофиқи навъи санг дар кушодани чоҳҳои геотермалӣ, сӯрохиҳои таркишии маъданкорӣ, чоҳҳои об, пармакунии нафту газ ва кофтани санги сахт саҳми методологӣ гузоранд. Барои татбиқ дар Туркия, моделҳо бояд бо хусусиятҳои механикӣ ва минералогии сангҳои маҳаллӣ аз нав калибр карда шаванд; нӯгҳои воқеии бисёртугмадор, гардиш, ҳавои тозакунӣ, фишори чоҳ, фарсудашавии нӯг ва зарбаҳои такрорӣ бояд якҷоя санҷида шаванд. Таҳқиқоти мавҷуда бевосита аз майдонҳои Туркия дода надорад.

Пармакунии болғаи DTH чӣ гуна кор мекунад?

Дар системаи DTH болғае, ки бо роҳи пневматикӣ ё гидравликӣ ҳаракат мекунад, ба нӯги парма зарбаҳои басомади баланд медиҳад. Зарба тавассути ҷисми нӯг ба тугмаҳои металлии сахте, ки бо сатҳи санг дар тамосанд, интиқол меёбад. Дар натиҷаи ҳар зарба зери нӯг метавонанд ҳамзамон рух диҳанд:

• Фишурдашавии эластикӣ,
• Оғоз ва пешрафти тарқиш,
• Майдашавии маҳаллӣ ва ташаккули хокаи санг,
• Партоби пораҳои санг аз кратер,
• Соиш байни пораҳо ва нӯг,
• Бозгашти нӯги парма

.

Танҳо ба бузургии энергияи воридотӣ нигоҳ кардан барои шарҳи муваффақияти пармакунӣ кофӣ нест. Ҳамон энергия метавонад дар як ҷуфти нӯг-санг тарқишҳои дароз тавлид кунад, аммо дар ҷуфти дигар асосан ба хокашавӣ, соиш ё бозгашт сарф шавад. Ҳадафи асосии таҳқиқот ҷудо кардани ин роҳҳои энергия аз ҳам мебошад.

Саволи асосии таҳқиқот чист?

Саволи асосии таҳқиқот чунин аст: Дар як зарбаи DTH чӣ қадар аз энергияи воридотӣ ба пешрафти тарқишҳои макроскопӣ, хокашавии маҳаллӣ, соиш, захираи эластикӣ, ҳаракати пораҳо ва бозгашти нӯги парма ҷудо мешавад?

Ба ин саволи асосӣ вобаста се саволи зер таҳқиқ шудааст:

• Нӯгҳои нимкуравӣ ва баллистикӣ тақсимоти энергияро чӣ гуна тағйир медиҳанд?
• Оҳаксанг, регсанг ва гранит зери ҳамон нӯг чӣ гуна рафтори гуногун нишон медиҳанд?
• Зиёд кардани энергияи воридотӣ энергияи шикастро зиёд мекунад ё талафоти майдашавии маҳаллӣ ва соишро?

Чаро танҳо энергияи махсус кофӣ нест?

Таҳқиқоти пармакунӣ одатан бо энергияи сарфшуда барои як воҳиди ҳаҷми санги хориҷшуда арзёбӣ мешаванд. Аммо зери як арзиши энергияи махсус метавонанд равандҳои физикии гуногун бошанд. Масалан:

• Энергия метавонад тарқишҳои дарози радиалӣ ва медианиро ба вуҷуд орад.
• Ҳамон энергия метавонад зери нӯг хокаи хеле майдаи санг тавлид кунад.
• Энергия метавонад тавассути бозгашти нӯги парма ба система баргардад.
• Энергия метавонад дар пораҳои аз кратер баромада ҳамчун энергияи кинетикӣ боқӣ монад.
• Энергия метавонад тавассути тамос ва соиш ба талафи барқарорнашаванда табдил ёбад.

Ин таҳқиқот ба ҷойи танҳо андозаи ниҳоии кратер, табдили энергияро дар тамоми зарба пайгирӣ мекунад.

Чаро FDEM-и сеченака истифода шудааст?

Усули элементҳои ниҳоӣ метавонад рафтори эластикии пайвастаи сангро пеш аз зарба ва энергияи деформатсияи дар система захирашударо хуб ифода кунад. Бо вуҷуди ин, моделҳои классикии муҳити пайваста барои пайгирии ошкори ҷудошавии тарқишҳо, ташаккули пораҳои мустақил ва партоби онҳо маҳдуданд.

Усули элементҳои дискретӣ ҳаракат ва тамоси пораҳоро табиӣ ифода мекунад; аммо моделсозии мавҷи эластикӣ ва захираи энергия дар системаи болға-бит-санг бо ҳамон дақиқӣ метавонад душвортар бошад.

FDEM ду равишро муттаҳид мекунад:

• Санг дар оғоз муҳити пайвастаест, ки аз элементҳои ниҳоии тетраэдрӣ иборат аст.
• Байни элементҳо элементҳои муштараки ғафсии сифр ва шаш гиреҳдор ҷойгир карда мешаванд.
• Вақте элементҳои муштарак зери меъёри Mohr-Coulomb ва ҳадди кашиш-буриш вайрон мешаванд, тарқиш ба вуҷуд меояд.
• Пас аз тарқиш блокҳои ҷудошуда мисли ҷисмҳои дискретӣ ҳаракат ва тамос мекунанд.

Ҳамин тавр, захираи энергияи эластикӣ, пешрафти тарқиш, тамоси пораҳо ва партоби пораҳо дар як симулятсия арзёбӣ мешаванд.

Чаро хокашавӣ мустақим моделсозӣ нашудааст?

Зери зарбаи воқеӣ санг дар маркази нӯг метавонад дар миқёси дона ва минерал хеле сахт майда шавад. Барои он ки шабака ҳамаи ин тарқишҳои микроскопӣ ва зарраҳои хокаро мустақим ҳал кунад, арзиши ҳисоббарории ниҳоят баланд лозим мешавад. Ғайр аз ин, FDEM тарқишҳоро асосан дар сарҳади элементҳо пеш мебарад.

Муҳаққиқон барои рафъи ин маҳдудият модели соиши вобаста ба осебро истифода кардаанд. Бо осеб дидани элементҳои тетраэдрии зери нӯг:

• Сахтии онҳо тадриҷан кам карда шуд,
• Коэффисиенти соиши лағжиш дар сатҳҳои осебдида паст карда шуд,
• Дур шудани пораҳо аз кратер осон карда шуд,
• Коҳиши қобилияти борбардории минтақаи майдашуда ба таври тахминӣ ифода карда шуд.

Ин равиш шикастани воқеии донаҳои минералро як-як ҳал намекунад. Ҳадаф тавлид кардани натиҷаҳои макроскопии майдашавии маҳаллӣ ба чуқурии воридшавӣ, қувваи тамос, бозгашти бит ва дуршавии пораҳо мебошад.

Геометрияи модели рақамӣ чӣ гуна аст?

Шакли 1 дар саҳифаи 7. таҳқиқот чор ҷузъи асосиро нишон медиҳад:

• Болға,
• Нӯги парма,
• Плитаи боргузорӣ,
• Намунаи силиндрии санг.

Дар оғоз ба болға суръати ба поён равона дода мешавад. Болға импулсро ба нӯги парма ва нӯг ба намунаи санг интиқол медиҳад. Плитаи боргузорӣ ҳаракати нӯгро маҳдуд карда, зарбаро асосан амудӣ нигоҳ медорад.

Геометрияҳо ҳамчун ҷисмҳои ҳамвори силиндрӣ содда карда шудаанд ва ҳамаи ҷузъиёти асбобҳои воқеии пармакуниро дар бар намегиранд. Бо вуҷуди ин, таносубҳое, ки барои рафтори динамикӣ муҳим ҳисоб шудаанд, нигоҳ дошта шудаанд:

• Таносуби массаи болға/бит: 0,75,
• Таносуби дарозии болға/бит: 1,0.

Дар шакл диаметри бит тақрибан 30 mm, дарозии бит 265 mm ва диаметри самараноки нӯги нимкуравӣ тақрибан 15,88 mm нишон дода шудааст. Модел зарбаи як тугмаи сахти металлии нӯгро ифода мекунад.

Кадом навъҳои санг муқоиса шудаанд?

• Оҳаксанги St Anne: Санги таҳшинии нисбатан шикананда ва камсӯрох. Дар таҳқиқот сӯрохнокӣ тақрибан %0,7 дода шудааст.
• Регсанги Rhune: Санги таҳшиние, ки минтақаи микротрқишҳои паҳнтарро инкишоф медиҳад.
• Гранити Kuru Grey: Санги кристаллӣ бо шумораи зиёди сарҳадҳои донаҳои минералӣ. Сарҳадҳои дона дар боргузории динамикӣ роҳҳои афзалиятноки вайроншавиро ба вуҷуд меоранд.

Параметрҳои муфассали калибркунии санг дар ин матн дубора оварда нашуда, ба корҳои пешинаи тасдиқи модел ишора шудааст.

Энергияи эластикӣ чӣ гуна ҳисоб шудааст?

Энергияи деформатсияи эластикӣ дар ҳар элементи тетраэдрӣ бо муносибати:

\[ e_e=\frac{1}{2}\boldsymbol{\sigma}:\boldsymbol{\varepsilon}\,V_e \]

ҳисоб шудааст.

• \(e_e\): Энергияи эластикии элемент,
• \(\boldsymbol{\sigma}\): Тензори шиддат,
• \(\boldsymbol{\varepsilon}\): Тензори деформатсия,
• \(V_e\): Ҳаҷми элемент.

Ин энергия метавонад ҳангоми зарба муваққатан дар болға, бит ва санг захира шавад. Ҳангоми борбардорӣ қисми он метавонад ба энергияи кинетикӣ табдил ёфта, нӯги пармаро бозпас партояд.

Энергияи кинетикӣ чӣ гуна ҳисоб шудааст?

Энергияи кинетикӣ дар гиреҳҳои система:

\[ E_k=\frac{1}{2}\sum_{i=1}^{n}m_i v_i^2 \]

ҳисоб шудааст.

• \(m_i\): Массаи гиреҳ,
• \(v_i\): Суръати гиреҳ.

Дар шарҳи муодилаи таҳқиқот \(v_i\) як бор иштибоҳан ҳамчун “массаи гиреҳ” таъриф шудааст. Муодила ва заминаи физикӣ равшан нишон медиҳанд, ки ин тағйирёбанда суръат аст.

Энергияи кинетикӣ метавонад алоҳида дар ҳаракатҳои зерин бошад:

• Ҳаракати ибтидоии болға,
• Ҳаракати ба поёни нӯги парма, ки аз болға энергия гирифтааст,
• Бозгашти нӯги парма,
• Партоби пораҳои санги шикаста.

Энергияи тамос чиро ифода мекунад?

Дар FDEM равиши тамоси ҷаримавӣ истифода мешавад, ки байни блокҳои алоҳида такрори хурди рақамиро иҷозат медиҳад. Кори анҷомдодаи қувваи тамос бо ифодаи:

\[ E_c=\sum_{i=1}^{n}F_{c,i}d_i \]

ифода шудааст.

• \(F_{c,i}\): Қувваи тамос дар гиреҳ,
• \(d_i\): Ҷойивазкунии гиреҳи дахлдор.

Энергияи тамос захира ва интиқоли муваққатии энергияро ҳангоми бархӯрди болға-бит, бит-санг ва пораҳои санг бо ҳам ифода мекунад. Ин як талафи комилан мустақили физикии энергия нест; қисми он пас аз анҷоми тамос метавонад баргардонида шавад.

Энергияи шикаст чӣ гуна ҳисоб шудааст?

Энергияи шикаст аз кори қувва ҳангоми вайрон шудани элементҳои муштарак дар самти кашиш ё лағжиш ҳисоб шудааст:

\[ E_{fr}=\sum_{i=1}^{n}F_{fr,i}d_i \]

• \(F_{fr,i}\): Қувваи шикасте, ки ба элементи муштарак таъсир мекунад,
• \(d_i\): Ҷойивазкунии гиреҳ дар самти шикаст.

Ҷузъҳои кашиш ва лағжиш алоҳида ҳисоб шуда, сипас барои энергияи умумии шикаст якҷоя карда шуданд. Азбаски модел таъсири суръати деформатсияро дар бар мегирад, энергияи доимии Mode I ва Mode II, ки дар оғоз ворид шуда буд, бевосита истифода нашуд.

Ин арзиш танҳо тарқишҳои макроскопиро дар бар мегирад, ки дар шабака ошкоро ташаккул меёбанд. Тарқишҳои микроскопӣ ва истеҳсоли хокаи санг ба ҷузъи PFD мегузаранд.

PFD чӣ гуна муайян шудааст?

Талафи энергия вобаста ба хокашавӣ ва соиш дар таҳқиқот бо муодилаи мустақили микромеханикӣ ҳал нашудааст. Ҷузъҳои ошкоро ҳисобшудаи энергия аз энергияи умумии воридотӣ бароварда шудаанд. Намоиши возеҳи математикии усули матнро метавон чунин навишт:

\[ E_{\mathrm{PFD}} = E_{\mathrm{giriş}} - \left( E_{\mathrm{elastik}} + E_{\mathrm{kinetik}} + E_{\mathrm{temas}} + E_{\mathrm{yerçekimi}} + E_{\mathrm{kırılma}} \right) \]

PFD ба таври якҷоя инҳоро ифода мекунад:

• Майдашавии санг аз ҳалли шабака поёнтар,
• Истеҳсоли хокаи санг,
• Соиши байни пораҳо,
• Соиши пора-нӯг,
• Кори лағжиш дар сатҳҳои осебдида,
• Дигар талафоти энергия, ки ошкоро ҳал намешаванд.

“Энергияи ғайриҳосилнок” номидани PFD танҳо аз нуқтаи назари ташаккули тарқишҳои калон аст. Дур шудани хокаи санг аз кратер ва кам шудани бозгашт барои пармакунии такрорӣ метавонанд муфид бошанд.

Алгоритмҳои энергия чӣ гуна тасдиқ шудаанд?

Муҳаққиқон мегӯянд, ки ҳисоби энергияи шикастро бо озмоиши хамкунии се нуқта ва ҳисобҳои энергияи эластикӣ, тамос ва кинетикиро бо озмоиши бархӯрд санҷидаанд. Гузориш шудааст, ки дар ин озмоишҳо тавозуни хуби энергия ба даст омадааст.

Аммо графикҳо, нисбатҳои хатои рақамӣ ва арзишҳои таҳаммулпазирии ин тасдиқҳо дар таҳқиқоти ҳозира нишон дода нашудаанд. Тафсилот ба корҳои пешинаи методӣ ҳавола шудааст.

Як зарба дар чанд марҳила рух медиҳад?

Зарбаи нӯги нимкуравӣ ба оҳаксанг бо суръати 10,66 m/s дар Шакли 2-и саҳифаи 9. таҳқиқот ба чор марҳила тақсим шудааст.

Марҳилаи I: Интиқоли энергияи болға-бит

Фосилаи вақт тақрибан 0–104 µs аст. Дар оғоз қариб ҳамаи энергия 63,2 J энергияи кинетикии болға мебошад. Вақте болға ба бит мезанад:

• Энергияи кинетикии болға кам мешавад,
• Дар болға ва бит энергияи эластикӣ ҷамъ мешавад,
• Бит энергияи кинетикии ба поён равон мегирад.

Болға тақрибан дар 50 µs бозмегардад. Дар охири марҳила энергияи кинетикии боқимондаи болға тақрибан 0,7 J, яъне %1,1-и энергияи воридотӣ аст. Энергияи кинетикии бит бошад ба 52,4 J расидааст.

Марҳилаи II: Воридшавии бит ва пора шудани санг

Фосилаи вақт тақрибан 104–276 µs аст. Ҳангоми босуръат кам шудани энергияи кинетикии бит, энергия ба пешрафти тарқиш, майдашавии маҳаллӣ, соиш, тамос ва деформатсияи эластикӣ табдил меёбад.

Дар охири марҳила:

• Энергияи шикаст: тақрибан 1,5 J,
• PFD: тақрибан 33,9 J,
• Энергияи эластикии дар бит захирашуда: тақрибан 6,0 J,
• Энергияи эластикии дар санг захирашуда: тақрибан 11,8 J,
• Энергияи тамос: тақрибан 9,2 J.

Азбаски санги порагардида асосан дар дохили кратер фишурда мондааст, интиқоли фишор байни нӯг ва санги солим идома ёфт. Ин дар ҳоле ки ба пешрафти тарқишҳо имкон дод, инчунин талафи зиёди соиш ва хокашавиро ба вуҷуд овард.

Марҳилаи III: Холишавии эластикӣ ва бозгашти бит

Фосилаи вақт тақрибан 276–560 µs аст. Қисме аз энергияи эластикии дар санг ва бит захирашуда дубора ба энергияи кинетикии бит табдил ёфт. Энергияи кинетикии бозгашти бит ба тақрибан 22,8 J расид.

Бит тақрибан дар 400 µs тамос бо сангро аз даст дод. Ҳангоми холӣ шудани минтақаи тамоси дастгиришаванда аз пораҳо соиш идома ёфт ва PFD ба тақрибан 37,5 J боло рафт.

Энергияи шикасти гузоришшуда дар ин марҳила аз 1,5 J ба 0,9 J кам шуд. Муҳаққиқон инро бо холишавии энергияе, ки муваққатан дар элементҳои муштараки қисман осебдида захира шуда буд, шарҳ медиҳанд. Аз ин рӯ, ҷузъи гузоришшудаи шикаст ченаки комилан монотонӣ ва барнагардонандаи энергия нест.

Марҳилаи IV: Тамоси дуюми бит ва болға

Фосилаи вақт тақрибан 560–668 µs аст. Азбаски суръати бозгашти бит аз суръати бозгашти болға зиёдтар шуд, ду қисм дубора бархӯрд карда, мубодилаи энергияи кинетикӣ-эластикӣ ба амал омад.

Тавозуни ниҳоии энергияи зарбаи нӯги нимкуравӣ ба оҳаксанг

Ин рафтор ҳамчун намунаи намояндагии “режими партоби маҳдуди пораҳо” истифода шудааст.

Тақсимоти энергия дар нӯги баллистикӣ чӣ гуна тағйир меёбад?

Шакли 4-и саҳифаи 12. зарбаи нӯги баллистикиро ба оҳаксанг бо суръати 8,85 m/s нишон медиҳад. Нӯги баллистикӣ бо сабаби геометрияи тезтар ба санг амиқтар ворид шудааст. Давомнокии воридшавӣ зиёд шуда, энергияи кинетикии бит аз тақрибан 51,0 J то 0,1 J паст шудааст.

Дар ин раванд:

• Афзоиши энергияи шикаст танҳо тақрибан 0,5 J буд.
• PFD тақрибан 51,1 J зиёд шуд.
• PFD ба тақрибан %89,1-и энергияи умумии воридотӣ расид.
• Бозгашти бит хеле маҳдуд боқӣ монд.
• Бархӯрди дуюм байни бит ва болға ба вуҷуд наомад.

Дар муқоисаи тақсимоти пораҳо дар саҳифаи 13. таҳқиқот нишон дода мешавад, ки нӯги баллистикӣ хокаи майдатар ва партоби зичтари пораҳоро ба вуҷуд меорад. Ин рафтор “режими партоби шадиди пораҳо” номида шудааст.

Фарқи ду режими тақсимоти энергия чист?

Чаро нӯги баллистикӣ камтар бозмегардад?

Нӯги баллистикӣ бо масоҳати хурдтари тамос консентратсияи баландтари шиддати маҳаллиро ба вуҷуд меорад. Санг зери нӯг шадидтар майда мешавад ва пораҳо аз минтақаи тамос зуд дур мешаванд. Қисми зиёди энергияи кинетикии бит ҳангоми воридшавии аввал ба равандҳои барнагардонандаи дохили санг интиқол меёбад.

Дар нӯги нимкуравӣ бошад, масоҳати васеътари тамос имкон медиҳад, ки пораҳои фишурда ба санги солим борро идома диҳанд. Қисми калонтаре аз энергияи эластикии дар санг ва бит захирашуда ҳангоми бозгашт метавонад ба бит баргардад.

Оё бозгашти паст ҳамеша маънои самаранокии баландтарро дорад?

Не. Таҳқиқот байни ду мафҳуми гуногуни самаранокӣ фарқи муҳим мегузорад:

• Самаранокии пешбурди тарқиш: Ҳиссаи энергияе, ки ба ташаккули тарқишҳои макроскопӣ ҷудо шудааст.
• Самаранокии интиқоли энергияи система: Дар санг боқӣ мондани энергия ба ҷойи баргаштан ба асбоби пармакунӣ тавассути бозгашти бит.

Нӯги нимкуравӣ метавонад махсусан дар оҳаксанг ва регсанг энергияи шикасти баландтар диҳад. Нӯги баллистикӣ бошад, бо кам кардани бозгашт метавонад ҳаракати муқобилеро, ки ба зарбаи баъдии болға халал мерасонад, маҳдуд кунад. Самаранокии воқеии пармакунӣ ба якҷояшавии ин ду таъсир, тозакунии пораҳо ва фарсудашавии нӯг вобаста аст.

Таъсири геометрияи нӯг дар оҳаксанг чист?

Мувофиқи Шакли 6-и саҳифаи 15.:

• Дар ҳар ду нӯг бо зиёд шудани энергияи зарба фоизи энергияи шикаст кам мешавад.
• Нӯги нимкуравӣ нисбат ба нӯги баллистикӣ пайваста энергияи шикасти баландтар тавлид мекунад.
• Дар нӯги нимкуравӣ PFD умуман дар фосилаи %40–60 мемонад.
• Дар нӯги баллистикӣ PFD дар атрофи 40 J энергияи воридотӣ ба %90 наздик шуда, баъдан плато ҳосил мекунад.

Нӯги нимкуравӣ тарқишҳои медиании дарозтар ба вуҷуд овард, дар ҳоле ки нӯги баллистикӣ майдашавии маҳаллӣ ва ҳамкории пораҳои бештар тавлид кард. Бо вуҷуди ин, гуфта мешавад, ки массаи умумии пораҳое, ки ду нӯг тавлид кардаанд, ба ҳам наздик аст. Аз ин рӯ, энергияи шикасти баландтар мустақиман маънои массаи бештари санги хориҷшударо надорад.

Чаро таъсири геометрияи нӯг дар гранит маҳдудтар аст?

Шакли 7-и саҳифаи 16. нишон медиҳад, ки тақсимоти энергия барои ду нӯг дар гранит дар энергияи баланди зарба ба ҳам наздик мешавад:

• Дар ҳар ду нӯг энергияи шикаст ба тақрибан %0,6 наздик мешавад.
• PFD дар фосилаи тақрибан %60–80 устувор мешавад.
• Гранит новобаста аз шакли нӯг ба гузариш ба режими партоби шадид майл дорад.

Муҳаққиқон инро ба он нисбат медиҳанд, ки сарҳадҳои кристаллҳои минералии гранит зери бори динамикӣ роҳҳои осони вайроншавиро эҷод мекунанд. Порагарии маҳаллӣ он қадар бартаридошта мегардад, ки таъсири геометрияи нӯг ба пешрафти идомадори тарқиш кам мешавад.

Навъҳои санг зери нӯги нимкуравӣ чӣ гуна муқоиса мешаванд?

Мувофиқи Шаклҳои 8 ва 9 дар саҳифаи 18.:

Дар гранит вақте суръати болға аз тақрибан 9 m/s гузашт, PFD босуръат зиёд шуд. Энергияи иловагӣ асосан ба майдашавии маҳаллӣ ва ҳамкории пораҳо рафт, на ба зиёд кардани ҳиссаи тарқишҳои макроскопӣ.

Бозгашт дар нӯги нимкуравӣ чӣ гуна тағйир меёбад?

Мувофиқи Шакли 10-и саҳифаи 19.:

• Дар оҳаксанг ва регсанг энергияи бозгашти бит бо зиёд шудани энергияи зарба аз тақрибан %50 то %30 кам мешавад.
• Дар ин ду санг энергияи кинетикии пораҳо дар сатҳи ночиз мемонад.
• Дар гранит бозгашти бит аз тақрибан %40 то камтар аз %5 дар энергияи баланд паст мешавад.
• Дар гранит энергияи кинетикии пораҳои санг ба тақрибан %8 мерасад.

Ин натиҷа нишон медиҳад, ки гранит дар энергияи баланд энергияро дар ҳамон зарбаи аввал ба таври барнагардонанда бештар сарф мекунад.

Навъҳои санг зери нӯги баллистикӣ чӣ гуна муқоиса мешаванд?

Мувофиқи Шакли 11-и саҳифаи 20.:

• Дар регсанг энергияи шикаст аз тақрибан %2,3 то %1,0 кам шуда, устувор мешавад.
• Дар оҳаксанг аз тақрибан %1,0–1,5 то фосилаи %0,5–1,0 паст мешавад.
• Дар гранит дар зарбаҳои аз 24 J зиёд тақрибан дар атрофи %0,5 мемонад.

Гарчанде энергияи мутлақи шикаст метавонад бо энергияи воридотӣ зиёд шавад, фоизи он дар маҷмӯъ кам мешавад. Энергияи иловагӣ ҳарчи бештар ба хокашавӣ, соиш ва ҳаракати пораҳо ҷудо мешавад.

PFD дар нӯги баллистикӣ дар кадом сатҳҳои энергия боло меравад?

Шакли 12-и саҳифаи 21. гузаришҳои зеринро нишон медиҳад:

Дар оҳаксанг ва регсанг нӯги баллистикӣ нисбат ба нӯги нимкуравӣ ҳиссаи калонтари PFD тавлид мекунад. Аммо таҳқиқот ҷудо карда наметавонад, ки чӣ қадар аз ин фарқ ба хокашавии воқеии минерал ва чӣ қадар ба соиш вобаста аст.

Энергияи кинетикии боқимонда дар нӯги баллистикӣ чӣ қадар аст?

Мувофиқи Шакли 13-и саҳифаи 22.:

• Дар гранит энергияи кинетикии пораҳо тақрибан %10 аст.
• Дар регсанг энергияи кинетикии пораҳо дар энергияи баланди зарба каме зиёд мешавад.
• Дар оҳаксанг энергияи кинетикии пораҳо паст мемонад.
• Дар ҳар се навъи санг дар энергияи баланд энергияи бозгашти бит аз %10 кам мешавад.
• Дар гранит бозгашти бит аз тақрибан %20 то %4 кам мешавад.

Чаро зиёд кардани энергияи зарба ҳамеша тарқишҳои бештар намедиҳад?

Бо зиёд шудани энергияи воридотӣ нӯг метавонад амиқтар ворид шавад; аммо вақте минтақаи тамос сахт майда шуда, пораҳо босуръат партофта мешаванд, маводи миёнараве, ки ба нӯг имкон медиҳад фишорро ба санги солим интиқол диҳад, аз байн меравад. Қувваи тамос зуд кам мешавад ва вақти зарурӣ барои пешрафти тарқишҳо кӯтоҳ мегардад.

Аз ин рӯ, энергияи баландтар метавонад:

• Воридшавии амиқтари маҳаллӣ,
• Хокаи бештари санг,
• Соиши шадидтари пораҳо,
• Бозгашти камтар

ба вуҷуд орад, бе он ки фоизи энергияи ҷудошуда ба тарқишҳои макроскопӣ зиёд шавад.

Ҷанбаҳои қавии таҳқиқот кадомҳоянд?

• Пайгирии табдили энергия на танҳо аз рӯи кратери ниҳоӣ, балки дар миқёси микросония дар тӯли вақт,
• Ҷудо кардани ҷузъҳои эластикӣ, кинетикӣ, тамос, шикаст ва PFD,
• Ифода кардани равандҳои сеченакаи тарқиш ва партоби пораҳо,
• Истифодаи модели FDEM, ки пештар аз рӯи чанд меъёр бо натиҷаҳои таҷрибавӣ тасдиқ шудааст,
• Муқоисаи нӯгҳои нимкуравӣ ва баллистикӣ дар фосилаи васеи энергияи зарба,
• Омӯзиши якҷояи ду санги таҳшинӣ ва гранити кристаллӣ,
• Арзёбии ҷудогонаи бозгашти бит ва энергияи кинетикии пораҳои санг,
• Зери савол гузоштани фарзияи “энергияи шикасти бештар ҳамеша пармакунии беҳтар аст”,
• Муайян кардани ду режими равшани тақсимоти энергия.

Маҳдудиятҳои таҳқиқот кадомҳоянд?

• Таҳқиқот preprint-и аз баррасии ҳамтоён нагузашта мебошад.
• Натиҷаҳо таҷрибаи физикӣ нестанд, балки симулятсияи рақамӣ мебошанд.
• Танҳо як нӯг ва як зарба моделсозӣ шудааст.
• Ҳамкории тарқишҳо байни тугмаҳои сершумори нӯги воқеии DTH омӯхта нашудааст.
• Гардиши нӯги парма ба модел дохил карда нашудааст.
• Тозакунии пораҳо бо ҳаво ё моеъи фишурда моделсозӣ нашудааст.
• Фишори муҳити чоҳ ва шароити чуқурӣ арзёбӣ нашудаанд.
• Фарсудашавии нӯг, осеби карбид ва афзоиши ҳарорат моделсозӣ нашудаанд.
• Тавлиди гармӣ ва энергияи гармӣ алоҳида ҳисоб карда нашудаанд.
• Азбаски PFD ҳамчун энергияи боқимонда ҳисоб шудааст, онро ба зер-механизмҳо ҷудо кардан мумкин нест.
• Тарқишҳои зери миқёси шабака ба энергияи шикаст не, балки ба PFD мегузаранд.
• Ҳамаи параметрҳои модел ва додаҳои калибркунӣ дар ин матн оварда нашудаанд.
• Нисбатҳои хатои тасдиқи алгоритмҳои энергия дар таҳқиқоти ҳозира дода нашудаанд.
• Таҳлили муфассали convergence барои андозаҳои гуногуни шабака пешниҳод нашудааст.
• Таъсири эҳтимолии мусбати PFD, ки “ғайриҳосилнок” номида шудааст, ба иҷроиши воқеии пармакунии такрорӣ миқдорӣ санҷида нашудааст.
• Суръати пармакунӣ, энергия барои як воҳиди пешравӣ ё ҳаҷми воқеии сӯрох мустақим ҳисоб карда нашудааст.

Таҳқиқот чиро дастгирӣ мекунад?

• Дар як зарбаи DTH энергияе, ки ба тарқишҳои макроскопӣ ҷудо мешавад, қисми хурди энергияи умумӣ мебошад.
• Қисми бартаридоштаи энергия метавонад ба равандҳои вобаста ба майдашавии маҳаллӣ, хокашавӣ ва соиш равад.
• Партоби пораҳо яке аз механизмҳои асосии муайянкунандаи тақсимоти энергия мебошад.
• Нӯги баллистикӣ дар ҳар се навъи санг режими партоби шадид ва бозгашти пастро дастгирӣ мекунад.
• Рафтори нӯги нимкуравӣ бештар ба навъи санг вобаста аст.
• Дар оҳаксанг ва регсанг нӯги нимкуравӣ нисбат ба нӯги баллистикӣ ҳиссаи баландтари энергияи шикаст медиҳад.
• Дар гранит ду нӯг дар энергияи баланд ба тақсимоти монанди энергия наздик мешаванд.
• Зиёд кардани энергияи зарба метавонад ба ҷойи зиёд кардани фоизи энергияи шикаст PFD-ро зиёд кунад.
• Бозгашти паст метавонад дар зарбаҳои такрорӣ аз нуқтаи назари интиқоли энергияи система бартарӣ диҳад.

Таҳқиқот чиро исбот намекунад?

• Исбот намекунад, ки нӯги баллистикӣ дар ҳамаи навъҳои санг суръати баландтари пармакунӣ медиҳад.
• Нишон намедиҳад, ки энергияи шикасти баландтари нӯги нимкуравӣ ҳамеша иҷроиши беҳтари саҳроӣ ба вуҷуд меорад.
• Нишон намедиҳад, ки тамоми энергияе, ки ҳамчун PFD ҳисоб шудааст, аз ҷиҳати физикӣ бефоида аст.
• Исбот намекунад, ки натиҷаҳоро бе тағйир ба нӯги пурраи бисёртугмадор интиқол додан мумкин аст.
• Нишон намедиҳад, ки натиҷаҳои як зарба шикасти ҷамъшавандаро дар ҳазорҳо зарбаи такрорӣ ифода мекунанд.
• Ҳиссаҳои алоҳидаи энергияи хокашавии санг ва соишро муайян намекунад.
• Дар бораи фарсудашавии нӯг, хароҷоти нигоҳдорӣ ё оптимуми иқтисодӣ натиҷаи мустақим намедиҳад.
• Исбот намекунад, ки ҳамон режимҳо зери фишор, ҳарорат ва ҷараёни тозакунии воқеии чоҳи чуқур ба вуҷуд меоянд.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Хулосаи тарҳи таҳқиқот

Ҷузъҳои асосии энергия

Муқоисаи ду зарбаи намояндагӣ

Режими бартаридошта аз рӯи нӯг ва навъи санг

Натиҷаҳои асосии рақамӣ

• Дар ҳамаи симулятсияҳо энергияи шикаст умуман аз %2-и энергияи умумии воридотӣ камтар аст.
• Дар режими партоби маҳдуд энергияи шикаст тақрибан %1,0–1,5 мебошад.
• Дар режими партоби шадид энергияи шикаст тақрибан %0,5–1,0 мебошад.
• PFD дар режими маҳдуд тақрибан %40–80 ва дар режими шадид тақрибан %80–90 мебошад.
• Энергияи кинетикие, ки пораҳои санг доранд, асосан аз %10 камтар мондааст.
• Дар оҳаксанг PFD-и нӯги баллистикӣ дар атрофи 40 J энергияи воридотӣ ба %90 расидааст.
• Зери нӯги баллистикӣ PFD-и оҳаксанг ва регсанг мутаносибан аз тақрибан 21 J ва 43 J боло ба %90 наздик шудааст.
• Гранит зери нӯги баллистикӣ аз тақрибан 22 J боло ба сатҳи %70 PFD наздик шудааст.
• Зери нӯги нимкуравӣ бозгашти бит дар гранит дар энергияи баланд аз %5 кам шудааст.
• Зери нӯги баллистикӣ дар ҳар се навъи санг дар энергияи баланд бозгашти бит аз %10 кам шудааст.

Паёмҳои асосии шаклҳо

• Шакли 1, саҳифаи 7: Тарҳи содакардашудаи зарбаи як нӯгро аз болға, бит, плитаи боргузорӣ ва намунаи санг нишон медиҳад.
• Шакли 2, саҳифаи 9: Табдили чормарҳилавии энергия ва бозгашти баланди нӯги нимкуравиро дар оҳаксанг нишон медиҳад.
• Шакли 3, саҳифаи 11: Дар тасвирҳои кратер аз таҷрибаҳои пешина хокаи майдаи санги дубора фишурдашуда зери нӯг дида мешавад.
• Шакли 4, саҳифаи 12: Рушди энергияро нишон медиҳад, ки дар нӯги баллистикӣ PFD ба тақрибан %90 зиёд шуда, бозгашт пахш мешавад.
• Шакли 5, саҳифаи 13: Дар атрофи нӯги баллистикӣ нисбат ба нӯги нимкуравӣ партоби зичтари пораҳои майда дида мешавад.
• Шакли 6, саҳифаи 15: Нишон медиҳад, ки дар оҳаксанг нӯги нимкуравӣ шикасти баландтар ва нӯги баллистикӣ ҳиссаи баландтари PFD медиҳад.
• Шакли 7, саҳифаи 16: Нишон медиҳад, ки дар гранит ду геометрияи нӯг дар энергияи баланд ба ҳиссаҳои монанди энергия наздик мешаванд.
• Шаклҳои 8–10, саҳифаҳои 18–19: Шикаст, PFD, кинетикаи пораҳо ва бозгашти битро вобаста ба навъи санг зери нӯги нимкуравӣ муқоиса мекунанд.
• Шаклҳои 11–13, саҳифаҳои 20–22: Гузариши се санг ба режими партоби шадид ва бозгашти пасти битро зери нӯги баллистикӣ нишон медиҳанд.

Принсипҳои тарҳе, ки аз нуқтаи назари муҳандисӣ метавон баровард

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Numerical investigation of energy partitioning during single-insert impact in DTH hammer drilling

Муаллифон: Xiaowei Yang; Jiansheng Xiang; Lingchao Xuan; Hongning Zhang; Jiachang Wang; Yanghua Wang; John-Paul Latham.

Тартиби муаллифон: Рӯйхати боло тартиби аслии таҳқиқотро нигоҳ медорад.

Ҳаммуаллифи якум ё саҳми баробар: Дар таҳқиқот чунин изҳорот вуҷуд надорад.

Муаллифи масъул/тамос: Jiansheng Xiang. Ин маълумот бо аломати ситора дар таҳқиқот ва сабти SSRN дастгирӣ мешавад.

Муассисаҳо: State Key Laboratory of Deep Geothermal Resources, Beijing, China; State Key Laboratory of Intelligent Construction and Healthy Operation and Maintenance of Deep Underground Engineering, Sichuan, China; Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering, Beijing, China; Department of Earth Science and Engineering, Imperial College London, London, United Kingdom; Resource Geophysics Academy, Imperial College London, London, United Kingdom.

DOI: 10.2139/ssrn.6934408

Платформаи нашр: SSRN.

Маҷалла: Барои ин версия номи маҷаллаи ҳамто-тақризшуда вуҷуд надорад.

Хусусияти ношир/платформа: SSRN платформаи preprint-и дастрасии кушодаест, ки аз ҷониби Elsevier идора мешавад; он ба нашри маҷаллаи ҳамто-тақризшуда баробар нест.

Санаи боркунӣ ба платформа: 13 июни 2026.

Шумораи саҳифаҳо: 30.

Навъи манбаъ: Preprint-и механикаи рақамии санг, тақсимоти энергия ва оптимизатсияи муҳандисӣ, ки ба модели тасдиқшудаи сеченакаи FDEM асос ёфтааст.

Вазъи баррасии ҳамтоён: Таҳқиқот аз баррасии ҳамтоён нагузаштааст. Натиҷаҳо набояд ҳамчун натиҷаи ниҳоии нашре пешниҳод шаванд, ки аз баррасии мустақили ҳамтоён гузаштааст.

Пайванди расмии таҳқиқот:Саҳифаи расмии таҳқиқоти SSRN 6934408

Пайванди DOI:10.2139/ssrn.6934408

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот аз ҷониби сарпарастони Imperial College London Resource Geophysics Academy; лоиҳаи рақами SDQZK2637 дар State Key Laboratory of Intelligent Construction and Healthy Operation and Maintenance of Deep Underground Engineering ва лоиҳаи рақами 264000510003 дар доираи Henan Province Talent Project дастгирӣ шудааст.

Бархӯрди манфиатҳо: Дар таҳқиқоти боршуда изҳороти ҷудогонаи бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Дастрасӣ ба додаҳо: Репозиторийи кушоди додаҳо ё изҳороти дастрасии додаҳо вуҷуд надорад.

Дастрасӣ ба код: Пайванди кушода ба коди FDEM ё скриптҳои ҳисоби энергия дода нашудааст.

Ин муҳтавои Verianla пас аз баррасии тамоми матни таҳқиқот, чор муодилаи энергия, усули FDEM ва соиши вобаста ба осеб, 13 шакли асосӣ, каҷҳои намояндагии энергия-вақт, муқоисаҳои геометрияи нӯг ва натиҷаҳои се навъи санг омода шудааст. Манбаъҳои беруна танҳо барои тасдиқи майдонҳои библиографӣ, ба мисли унвон, муаллифон, DOI, сана, шумораи саҳифаҳо, муаллифи тамос ва хусусияти платформа истифода шудаанд.

Модели рақамии истифодашуда дар таҳқиқот дар корҳои пешина бар зидди таҷрибаҳои физикии зарба тасдиқ шудааст. Бо вуҷуди ин, ин матн ҳамаи параметрҳои мавод, ҳалли шабака, параметрҳои тамос ва ҷузъиёти калибркуниро дубора пешниҳод намекунад. Барои такрори мустақили натиҷаҳо дастрасӣ ба корҳои пешинаи модел ва нармафзори истифодашуда лозим аст.

PFD як навъи ягонаи физикии энергияи мустақим ченшуда нест. Он арзиши боқимондаест, ки бо аз энергияи умумӣ баровардани ҷузъҳои эластикӣ, кинетикӣ, тамос, ҷозиба ва шикаст ба даст меояд. Аз ин рӯ, набояд бо тафсири маҳдуди “%90 энергия дар соиш талаф шудааст” хонда шавад. Ин арзиш дар баробари соиш ва дигар талафоти ҳалнашуда, равандҳои хокашавӣ ва майдашавии зери ҳалли шабакаро низ дар бар мегирад.

Таҳқиқот тавлиди гармӣ ва паҳншавии гармиро ошкоро моделсозӣ накардааст. Аз ин рӯ, муайян карда намешавад, ки чӣ қадар аз энергияи дохили PFD ба гармӣ табдил ёфтааст. Илова бар ин, нишон дода нашудааст, ки PFD-и як зарба дар пармакунии воқеии такрорӣ комилан манфӣ аст; хориҷшавии пораҳо ва кам шудани бозгашти бит метавонанд ба зарбаҳои баъдӣ мусоидат кунанд.

Маҳдудиятҳои асосии татбиқи натиҷаҳо як нӯг, як зарба, геометрияи содакардашуда, набудани гардиш ва ҷараёни тозакунӣ, моделсозӣ нашудани фарсудашавии нӯг, татбиқ нашудани фишори пурраи муҳити чоҳ ва ҳисоб нашудани суръати воқеии пармакунӣ мебошанд. Аз ин рӯ, натиҷаҳо барои интихоби нӯг шарҳи механикӣ медиҳанд, аммо рейтинги мустақими тиҷоратии нӯгҳо намесозанд.