Ushbu tadqiqot quduq tubi bolg‘ali burg‘ilashda (down-the-hole hammer drilling, DTH) bolg‘a bergan zarba energiyasi tog‘ jinsi, burg‘ilash uchi va parchalanib chiqqan material o‘rtasida qanday taqsimlanishini uch o‘lchamli chekli-diskret elementlar usuli bilan o‘rganadi. Tadqiqotchilar yarim sferik va ballistik shakldagi ikki xil uchning St Anne ohaktoshi, Rhune qumtoshi va Kuru Grey granitiga bitta zarbasini turli energiya darajalarida modellashtirgan. Elastik deformatsiya energiyasi, kinetik energiya, kontakt energiyasi, sinish energiyasi va kukunlanish-ishqalanish bilan bog‘liq energiya yo‘qotilishi vaqt bo‘yicha alohida kuzatilgan.

Natijalar makroskopik yoriq rivojlanishiga ajratilgan energiya umumiy kirish energiyasining faqat kichik qismini tashkil etishini ko‘rsatadi. Barcha simulyatsiyalarda sinish energiyasi odatda %2 dan past bo‘lgan. Bunga qarshi ravishda tog‘ jinsining kukunlanishi, bo‘laklarning bir-biri va uch bilan ishqalanishi hamda model aniqligi ostida qoladigan ezilish jarayonlarini o‘z ichiga oluvchi PFD ayrim sharoitlarda umumiy energiyaning taxminan %90 iga yetgan. Zarba oxirida tog‘ jinsi bo‘laklari olib ketgan kinetik energiya esa ko‘p sharoitlarda %10 dan past qolgan.

Tadqiqotchilar bo‘laklarning otilib chiqish intensivligiga bog‘liq ikki energiya taqsimoti rejimini aniqlagan. Bo‘laklar krater ichida katta darajada ushlab qolingan cheklangan otilish rejimida sinish energiyasi taxminan %1,0–1,5, PFD esa taxminan %40–80 darajasida. Kuchli bo‘lak otilishi rejimida sinish energiyasi taxminan %0,5–1,0 darajasigacha tushib, PFD %80–90 ga yaqinlashadi. Ikkinchi rejimda parchalangan material uch ostidan tez uzoqlashgani uchun sog‘lom tog‘ jinsiga bosim uzatilishi va yoriqlarning davom etishi susayadi, buning evaziga uchning qaytish sakrashi sezilarli kamayadi.

Ballistik uch uchala tog‘ jinsida ham kuchli kuchlanish konsentratsiyasi, chuqurroq botish, mahalliy ezilish va bo‘laklarning otilishini yuzaga keltirib, ko‘pincha kuchli otilish rejimini qo‘llab-quvvatlagan. Yarim sferik uchda natija tog‘ jinsi turiga kuchliroq bog‘liq. Ohaktosh va qumtosh odatda cheklangan otilish rejimida qolgan bo‘lsa, granit mineral donalar chegaralarida tez parchalanish tufayli yuqori energiyalarda kuchli otilish rejimiga o‘tgan.

Ballistik uchning afzalligi yoriq hosil qilish energiyasini oshirishidan kelib chiqmaydi. Aksincha, ayniqsa ohaktosh va qumtoshda yarim sferik uch sinish energiyasining yuqoriroq ulushini hosil qilgan. Ballistik uchning mumkin bo‘lgan ustunligi burg‘ilash uchining qaytish energiyasini bostirishi, energiyaning burg‘ilash tizimi ichida qayta aylanishini kamaytirishi va keyingi zarbalar uchun qulayroq harakat sharoitlarini yaratishi mumkinligidir. Buning haqiqiy burg‘ilash tezligiga aylanishi takroriy zarba va to‘liq miqyosli burg‘ilash tajribalari bilan ko‘rsatilmagan.

Turkiya nuqtai nazaridan baholash: Natijalar geotermal quduq qazish, konchilikdagi portlatish teshiklari, suv quduqlari, neft va tabiiy gaz burg‘ilashlari hamda qattiq tog‘ jinsini qazishda DTH uch geometriyasini tog‘ jinsi turiga qarab tanlashga uslubiy hissa qo‘shishi mumkin. Turkiyada qo‘llash uchun mahalliy tog‘ jinslarining mexanik va mineralogik xususiyatlari asosida yangi model kalibrlashlari bajarilishi; haqiqiy ko‘p tugmali uchlar, aylanish, tozalovchi havo, quduq bosimi, uch yeyilishi va takroriy zarbalar birgalikda sinovdan o‘tkazilishi kerak. Mavjud tadqiqot Turkiyadagi maydonlardan bevosita ma’lumot o‘z ichiga olmaydi.

DTH bolg‘ali burg‘ilash qanday ishlaydi?

DTH tizimida pnevmatik yoki gidravlik harakatlanuvchi bolg‘a burg‘ilash uchiga yuqori chastotali zarbalar beradi. Zarba uch tanasi orqali tog‘ jinsi yuzasiga tegib turgan qattiq metall tugmalarga uzatiladi. Har bir zarba natijasida uch ostida:

• Elastik siqilish,
• Yoriq boshlanishi va rivojlanishi,
• Mahalliy ezilish va tog‘ jinsi kukuni hosil bo‘lishi,
• Tog‘ jinsi bo‘laklarining kraterdan otilib chiqishi,
• Bo‘laklar va uch orasidagi ishqalanish,
• Burg‘ilash uchining qaytib sakrashi

bir vaqtda yuz berishi mumkin.

Faqat kirish energiyasining kattaligiga qarash burg‘ilash muvaffaqiyatini tushuntirish uchun yetarli emas. Bir xil energiya bir uch-tog‘ jinsi juftligida uzun yoriqlar hosil qilishi, boshqa juftlikda esa katta darajada kukunlanish, ishqalanish yoki qaytishga sarflanishi mumkin. Tadqiqotning asosiy maqsadi ushbu energiya yo‘llarini bir-biridan ajratishdir.

Tadqiqotning asosiy savoli nima?

Tadqiqotning asosiy savoli shunday: Bitta DTH zarbasida kirish energiyasining qancha qismi makroskopik yoriq rivojlanishiga, mahalliy kukunlanishga, ishqalanishga, elastik saqlanishga, bo‘lak harakatiga va burg‘ilash uchi qaytishiga ajratiladi?

Ushbu asosiy savolga bog‘liq ravishda uchta kichik savol ko‘rib chiqilgan:

• Yarim sferik va ballistik uchlar energiya taqsimotini qanday o‘zgartiradi?
• Ohaktosh, qumtosh va granit bir xil uch ostida qanday farqli xatti-harakat qiladi?
• Kirish energiyasini oshirish sinish energiyasini oshiradimi yoki mahalliy ezilish va ishqalanish yo‘qotishlarini kattalashtiradimi?

Nega faqat solishtirma energiya yetarli emas?

Burg‘ilash tadqiqotlari ko‘pincha olib tashlangan tog‘ jinsi hajmi birligiga sarflangan energiya bilan baholanadi. Ammo bir xil solishtirma energiya qiymati ostida turli fizik jarayonlar bo‘lishi mumkin. Masalan:

• Energiya uzun radial va median yoriqlar hosil qilishi mumkin.
• Xuddi shu energiya uch ostida juda mayda tog‘ jinsi kukuni hosil qilishi mumkin.
• Energiya burg‘ilash uchining qaytib sakrashi orqali tizimga qaytishi mumkin.
• Energiya kraterdan chiqayotgan bo‘laklarda kinetik energiya sifatida qolishi mumkin.
• Kontakt va ishqalanish orqali qayta tiklab bo‘lmaydigan yo‘qotishga aylanishi mumkin.

Ushbu tadqiqot faqat yakuniy krater hajmiga qarash o‘rniga zarbaning butun davomida energiya aylanishini kuzatadi.

Nega uch o‘lchamli FDEM ishlatilgan?

Chekli elementlar usuli tog‘ jinsining zarbadan oldingi uzluksiz elastik xatti-harakatini va tizimda saqlangan deformatsiya energiyasini yaxshi ifodalashi mumkin. Biroq klassik uzluksiz muhit modellari yoriqlarning bir-biridan ajralib mustaqil bo‘laklar hosil qilishi va bu bo‘laklarning otilishini ochiq tarzda kuzatishda cheklangan.

Diskret elementlar usuli esa bo‘laklarning harakati va kontaktini tabiiy tarzda ifodalaydi; ammo bolg‘a-uch-tog‘ jinsi tizimidagi elastik to‘lqin va energiya saqlanishini bir xil aniqlikda modellashtirish qiyinroq bo‘lishi mumkin.

FDEM ikki yondashuvni birlashtiradi:

• Tog‘ jinsi dastlab tetraedral chekli elementlardan tashkil topgan uzluksiz muhitdir.
• Elementlar orasiga nol qalinlikli, olti tugunli qo‘shma elementlar joylashtiriladi.
• Qo‘shma elementlar Mohr-Coulomb mezoni va cho‘zilish-kesilish chegarasi ostida buzilganda yoriq hosil bo‘ladi.
• Yoriqdan keyin ajralgan bloklar diskret jismlar kabi harakatlanib kontakt qiladi.

Shu tariqa elastik energiya saqlanishi, yoriq rivojlanishi, bo‘lak kontakti va bo‘lak otilishi bitta simulyatsiya ichida baholanadi.

Nega kukunlanish bevosita modellashtirilmagan?

Haqiqiy zarba ostida uch markazidagi tog‘ jinsi don va mineral miqyosida juda kuchli ezilishi mumkin. Ishlatilgan tarmoqning barcha mikroskopik yoriqlar va kukun zarrachalarini bevosita yechishi nihoyatda katta hisoblash xarajatini talab qiladi. Bundan tashqari FDEM yoriqlarni asosan element chegaralari bo‘ylab rivojlantiradi.

Tadqiqotchilar bu cheklovni bartaraf etish uchun shikastlanishga bog‘liq ishqalanish modelidan foydalangan. Uch ostidagi tetraedral elementlar shikastlangani sari:

• Ularning qattiqligi bosqichma-bosqich kamaytirilgan,
• Shikastlangan yuzalardagi sirpanish ishqalanish koeffitsiyenti pasaytirilgan,
• Bo‘laklarning kraterdan uzoqlashishi osonlashtirilgan,
• Ezilgan hududning yuk ko‘tarish qobiliyatidagi kamayish taxminiy tarzda ifodalangan.

Bu yondashuv mineral donalarining haqiqiy sinishini bittalab yechmaydi. Maqsad mahalliy ezilishning botish chuqurligi, kontakt kuchi, bit qaytishi va bo‘laklarning uzoqlashishiga makroskopik ta’sirlarini hosil qilishdir.

Raqamli model geometriyasi qanday?

Tadqiqotning 7. sahifasidagi 1-rasm to‘rtta asosiy komponentni ko‘rsatadi:

• Bolg‘a,
• Burg‘ilash uchi,
• Yuklash plastinasi,
• Silindrsimon tog‘ jinsi namunasi.

Dastlab bolg‘aga pastga yo‘nalgan tezlik beriladi. Bolg‘a burg‘ilash uchiga, uch esa tog‘ jinsi namunasiga impuls uzatadi. Yuklash plastinasi uch harakatini cheklab, zarbaning katta darajada vertikal bo‘lib qolishini ta’minlaydi.

Geometriyalar haqiqiy burg‘ilash asboblarining barcha tafsilotlarini o‘z ichiga olmaydigan silliq silindrsimon jismlar sifatida soddalashtirilgan. Bunga qaramay, dinamik xatti-harakat uchun muhim deb hisoblangan nisbatlar saqlangan:

• Bolg‘a/bit massa nisbati: 0,75,
• Bolg‘a/bit uzunlik nisbati: 1,0.

Rasmda bit diametri taxminan 30 mm, bit uzunligi 265 mm va yarim sferik uchning samarali diametri taxminan 15,88 mm deb ko‘rsatilgan. Model bitta qattiq metall uch tugmasining zarbasini ifodalaydi.

Qaysi tog‘ jinsi turlari taqqoslangan?

• St Anne ohaktoshi: Nisbatan mo‘rt va past g‘ovakli cho‘kindi tog‘ jinsi. Tadqiqotda g‘ovaklilik taxminan %0,7 deb berilgan.
• Rhune qumtoshi: Tarqoqroq mikroyoriq zonasini rivojlantiruvchi cho‘kindi tog‘ jinsi.
• Kuru Grey graniti: Ko‘p sonli mineral donalari chegaralarini o‘z ichiga oluvchi kristall tog‘ jinsi. Donalar chegaralari dinamik yuk ostida afzal buzilish yo‘llarini hosil qiladi.

Batafsil tog‘ jinsi kalibrlash parametrlari ushbu matnda qayta berilmagan, oldingi model validatsiya tadqiqotlariga havola qilingan.

Elastik energiya qanday hisoblangan?

Har bir tetraedral elementdagi elastik deformatsiya energiyasi:

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

munosabati bilan hisoblangan.

• \(e_e\): Elementning elastik energiyasi,
• \(\boldsymbol{\sigma}\): Kuchlanish tenzori,
• \(\boldsymbol{\varepsilon}\): Deformatsiya tenzori,
• \(V_e\): Element hajmi.

Bu energiya zarba vaqtida bolg‘a, bit va tog‘ jinsida vaqtinchalik saqlanishi mumkin. Yuk bo‘shatilganda uning bir qismi kinetik energiyaga aylanib burg‘ilash uchini qaytarib sakratishi mumkin.

Kinetik energiya qanday hisoblangan?

Tizim tugunlaridagi kinetik energiya:

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

sifatida hisoblangan.

• \(m_i\): Tugun massasi,
• \(v_i\): Tugun tezligi.

Tadqiqotdagi tenglama izohida \(v_i\) bir marta xato tarzda “tugun massasi” deb ta’riflangan. Tenglama va fizik kontekst bu o‘zgaruvchining tezlik ekanini aniq ko‘rsatadi.

Kinetik energiya alohida ravishda quyidagi harakatlarda bo‘lishi mumkin:

• Boshlang‘ich bolg‘a harakati,
• Bolg‘adan energiya olgan burg‘ilash uchining pastga harakati,
• Burg‘ilash uchining qaytib sakrashi,
• Singan tog‘ jinsi bo‘laklarining otilishi.

Kontakt energiyasi nimani anglatadi?

FDEMda alohida bloklar orasida kichik raqamli ustma-ust tushishga ruxsat beruvchi penalti asosidagi kontakt yondashuvi ishlatiladi. Kontakt kuchining bajargan ishi:

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

ifodasi bilan ifodalanadi.

• \(F_{c,i}\): Tugundagi kontakt kuchi,
• \(d_i\): Tegishli tugun siljishi.

Kontakt energiyasi bolg‘a-bit, bit-tog‘ jinsi va tog‘ jinsi bo‘laklarining bir-biri bilan to‘qnashuvi vaqtida yuz beradigan vaqtinchalik energiya saqlanishi va uzatilishini ifodalaydi. Bu to‘liq mustaqil fizik energiya yo‘qotilishi emas; uning bir qismi kontakt tugaganda qaytarilishi mumkin.

Sinish energiyasi qanday hisoblangan?

Sinish energiyasi qo‘shma elementlarning cho‘zilish yoki siljish yo‘nalishida buzilishi vaqtida kuch bajargan ishdan hisoblangan:

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

• \(F_{fr,i}\): Qo‘shma elementga ta’sir qiluvchi sinish kuchi,
• \(d_i\): Sinish yo‘nalishidagi tugun siljishi.

Cho‘zilish va siljish komponentlari alohida hisoblanib, so‘ng umumiy sinish energiyasi uchun birlashtirilgan. Modelda deformatsiya tezligi ta’siri mavjud bo‘lgani uchun dastlab kiritilgan doimiy Mode I va Mode II sinish energiyalari bevosita ishlatilmagan.

Bu qiymat faqat tarmoqda ochiq hosil bo‘ladigan makroskopik yoriqlarni qamrab oladi. Mikroskopik yoriqlar va tog‘ jinsi kukuni hosil bo‘lishi PFD komponentiga o‘tadi.

PFD qanday aniqlangan?

Kukunlanish va ishqalanish bilan bog‘liq energiya yo‘qotilishi tadqiqotda mustaqil mikromexanik tenglama bilan yechilmagan. Ochiq hisoblangan energiya komponentlari umumiy kirish energiyasidan ayrilgan. Matndagi usulning aniq matematik ko‘rinishi quyidagicha yozilishi mumkin:

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

PFD quyidagilarni birlashtirilgan tarzda ifodalaydi:

• Tarmoq aniqligidan pastdagi tog‘ jinsi ezilishi,
• Tog‘ jinsi kukuni hosil bo‘lishi,
• Bo‘laklararo ishqalanish,
• Bo‘lak-uch ishqalanishi,
• Shikastlangan yuzalardagi sirpanish ishi,
• Ochiq yechilmagan boshqa energiya yo‘qotishlari.

PFDning “unumdor bo‘lmagan energiya” deb atalishi faqat katta yoriqlar hosil bo‘lishi nuqtai nazaridan qilingan. Tog‘ jinsi kukunining kraterdan uzoqlashishi va qaytishning kamayishi takroriy burg‘ilash nuqtai nazaridan foydali bo‘lishi mumkin.

Energiya algoritmlari qanday tasdiqlangan?

Tadqiqotchilar sinish energiyasi hisobini uch nuqtali egish sinovi bilan; elastik, kontakt va kinetik energiya hisoblarini esa to‘qnashuv sinovi bilan tekshirganliklarini bildiradi. Ushbu sinovlarda yaxshi energiya balansi olingani xabar qilingan.

Biroq ushbu validatsiyalarga oid grafiklar, raqamli xato nisbatlari va tolerantlik qiymatlari mavjud tadqiqotda ko‘rsatilmagan. Tafsilotlar oldingi usul tadqiqotlariga qoldirilgan.

Bitta zarba nechta bosqichda sodir bo‘ladi?

Ohaktoshga 10,66 m/s tezlikda berilgan yarim sferik uch zarbasi tadqiqotning 9. sahifasidagi 2-rasmda to‘rtta bosqichga bo‘lingan.

I bosqich: Bolg‘a-bit energiya uzatilishi

Vaqt oralig‘i taxminan 0–104 µs. Dastlab energiyaning deyarli barchasi bolg‘aning 63,2 J kinetik energiyasidir. Bolg‘a bitga urilganda:

• Bolg‘aning kinetik energiyasi kamayadi,
• Bolg‘a va bitda elastik energiya to‘planadi,
• Bit pastga yo‘nalgan kinetik energiya oladi.

Bolg‘a taxminan 50 µs da qaytib sakraydi. Bosqich oxirida bolg‘aning qolgan kinetik energiyasi taxminan 0,7 J, ya’ni kirish energiyasining %1,1 darajasida. Bitning kinetik energiyasi esa 52,4 J ga yetgan.

II bosqich: Bitning botishi va tog‘ jinsining parchalanishi

Vaqt oralig‘i taxminan 104–276 µs. Bitning kinetik energiyasi tez kamayib, energiya yoriq rivojlanishi, mahalliy ezilish, ishqalanish, kontakt va elastik deformatsiyaga aylanadi.

Bosqich oxirida:

• Sinish energiyasi: taxminan 1,5 J,
• PFD: taxminan 33,9 J,
• Bitda saqlangan elastik energiya: taxminan 6,0 J,
• Tog‘ jinsida saqlangan elastik energiya: taxminan 11,8 J,
• Kontakt energiyasi: taxminan 9,2 J.

Parchalangan tog‘ jinsi katta darajada krater ichida siqilib qolganligi sababli uch bilan sog‘lom tog‘ jinsi orasidagi bosim uzatilishi davom etgan. Bu yoriqlarning rivojlanishiga imkon bergan holda yuqori ishqalanish va kukunlanish yo‘qotishini ham hosil qilgan.

III bosqich: Elastik bo‘shashish va bitning qaytib sakrashi

Vaqt oralig‘i taxminan 276–560 µs. Tog‘ jinsi va bitda saqlangan elastik energiyaning bir qismi yana bit kinetik energiyasiga aylangan. Bitning qaytish kinetik energiyasi taxminan 22,8 J ga yetgan.

Bit taxminan 400 µs da tog‘ jinsi bilan kontaktni yo‘qotgan. Bo‘laklar qo‘llab turgan kontakt zonasi bo‘shayotgan paytda ishqalanish davom etib, PFD taxminan 37,5 J ga ko‘tarilgan.

Xabar qilingan sinish energiyasi ushbu bosqichda 1,5 J dan 0,9 J gacha pasaygan. Tadqiqotchilar bunga qisman shikastlangan qo‘shma elementlarda vaqtincha saqlangan energiyaning bo‘shashishini sabab qilib ko‘rsatadi. Shu sababli xabar qilingan sinish komponenti butunlay monoton va qaytmas energiya o‘lchovi emas.

IV bosqich: Bit bilan bolg‘aning ikkinchi kontakti

Vaqt oralig‘i taxminan 560–668 µs. Bitning qaytish tezligi bolg‘aning qaytish tezligidan oshgani sabab ikki qism yana to‘qnashib, kinetik-elastik energiya almashinuvi yuz bergan.

Yarim sferik uch–ohaktosh zarbasining yakuniy energiya balansi

Bu xatti-harakat “cheklangan bo‘lak otilishi rejimi”ning vakillik misoli sifatida ishlatilgan.

Ballistik uchda energiya taqsimoti qanday o‘zgaradi?

Tadqiqotning 12. sahifasidagi 4-rasm ohaktoshga 8,85 m/s tezlikda berilgan ballistik uch zarbasini ko‘rsatadi. Ballistik uch o‘tkirroq geometriyasi tufayli tog‘ jinsiga chuqurroq botgan. Botish muddati uzaygan va bitning kinetik energiyasi taxminan 51,0 J dan 0,1 J gacha tushgan.

Bu jarayonda:

• Sinish energiyasidagi o‘sish atigi taxminan 0,5 J bo‘lgan.
• PFD taxminan 51,1 J ga oshgan.
• PFD umumiy kirish energiyasining taxminan %89,1 iga yetgan.
• Bitning qaytishi nihoyatda cheklangan bo‘lgan.
• Bit bilan bolg‘a orasida ikkinchi to‘qnashuv sodir bo‘lmagan.

Tadqiqotning 13. sahifasidagi bo‘laklar taqsimoti taqqoslashida ballistik uch ko‘proq mayda tog‘ jinsi kukuni va zichroq bo‘lak otilishini hosil qilgani ko‘rsatilgan. Bu xatti-harakat “kuchli bo‘lak otilishi rejimi” deb ta’riflangan.

Ikki energiya taqsimoti rejimi o‘rtasidagi farq nima?

Ballistik uch nega kamroq qaytadi?

Ballistik uch kichikroq kontakt maydoni bilan yuqori mahalliy kuchlanish konsentratsiyasini hosil qiladi. Tog‘ jinsi uch ostida zichroq eziladi va bo‘laklar kontakt hududidan tez uzoqlashadi. Bitning kinetik energiyasining katta qismi birinchi botish vaqtida tog‘ jinsi ichidagi qaytmas jarayonlarga uzatiladi.

Yarim sferik uchda esa kattaroq kontakt maydoni siqilib qolgan bo‘laklarga sog‘lom tog‘ jinsiga yuk uzatishni davom ettirish imkonini beradi. Tog‘ jinsi va bitda saqlangan elastik energiyaning kattaroq qismi qaytish paytida bitga qayta oladi.

Past qaytish har doim yuqori samaradorlik deganimi?

Yo‘q. Tadqiqot ikki xil samaradorlik tushunchasi orasida muhim farq qiladi:

• Yoriq rivojlantirish samaradorligi: Makroskopik yoriq hosil bo‘lishiga ajratilgan energiya ulushi.
• Tizim energiya uzatish samaradorligi: Energiyaning bit qaytishi orqali burg‘ilash tizimiga qaytish o‘rniga tog‘ jinsida qolishi.

Yarim sferik uch, ayniqsa ohaktosh va qumtoshda yuqoriroq sinish energiyasini ta’minlashi mumkin. Ballistik uch esa qaytishni kamaytirib, bolg‘aning keyingi zarbasiga qarshi hosil bo‘lishi mumkin bo‘lgan teskari harakatni cheklashi mumkin. Haqiqiy burg‘ilash samaradorligi ushbu ikki ta’sir, bo‘laklarni tozalash va uch yeyilishining birgalikdagi natijasiga bog‘liq.

Ohaktoshda uch geometriyasining ta’siri qanday?

Tadqiqotning 15. sahifasidagi 6-rasmga ko‘ra:

• Har ikki uchda zarba energiyasi oshgani sari sinish energiyasining foizi kamayadi.
• Yarim sferik uch ballistik uchga nisbatan doimiy ravishda yuqoriroq sinish energiyasi hosil qiladi.
• Yarim sferik uchda PFD odatda %40–60 oralig‘ida qoladi.
• Ballistik uchda PFD taxminan 40 J kirish energiyasi atrofida %90 ga yaqinlashib, keyin plato hosil qiladi.

Yarim sferik uch uzunroq median yoriqlar hosil qilgan bo‘lsa, ballistik uch ko‘proq mahalliy ezilish va bo‘laklararo ta’sir hosil qilgan. Shunga qaramay, ikki uch hosil qilgan umumiy bo‘lak massasi bir-biriga yaqin ekani aytilgan. Demak, yuqoriroq sinish energiyasi bevosita ko‘proq olib tashlangan tog‘ jinsi massasini anglatmaydi.

Granitda uch geometriyasining ta’siri nega cheklanganroq?

Tadqiqotning 16. sahifasidagi 7-rasm granitda ikki uchning energiya taqsimotlari yuqori zarba energiyalarida bir-biriga yaqinlashishini ko‘rsatadi:

• Har ikki uchda sinish energiyasi taxminan %0,6 darajasiga yaqinlashadi.
• PFD taxminan %60–80 oralig‘ida muvozanatlashadi.
• Granit uch shaklidan qat’i nazar kuchli otilish rejimiga o‘tishga moyil.

Tadqiqotchilar buni granitning mineral kristall chegaralari dinamik yuk ostida oson buzilish yo‘llari hosil qilishiga bog‘laydi. Mahalliy parchalanish shu qadar dominant bo‘ladiki, uch geometriyasining davom etuvchi yoriq rivojlanishiga ta’siri kamayadi.

Yarim sferik uch ostida tog‘ jinslari qanday taqqoslanadi?

Tadqiqotning 18. sahifasidagi 8-rasm va 9-rasmga ko‘ra:

Granitda bolg‘a tezligi taxminan 9 m/s dan oshganda PFD tez ko‘tarilgan. Qo‘shimcha energiya asosan makroskopik yoriqlar ulushini oshirish o‘rniga mahalliy ezilish va bo‘laklararo ta’sirga ketgan.

Yarim sferik uchda qaytish qanday o‘zgaradi?

Tadqiqotning 19. sahifasidagi 10-rasmga ko‘ra:

• Ohaktosh va qumtoshda bit qaytish energiyasi zarba energiyasi oshgani sari taxminan %50 dan %30 gacha tushadi.
• Bu ikki tog‘ jinsida bo‘laklar kinetik energiyasi e’tiborsiz darajada past bo‘lib qoladi.
• Granitda bit qaytishi taxminan %40 dan yuqori energiyalarda %5 dan pastga tushadi.
• Granitda tog‘ jinsi bo‘laklarining kinetik energiyasi taxminan %8 darajasiga chiqadi.

Bu natija granit yuqori energiyada energiyani birinchi zarbaning o‘zida ko‘proq qaytmas tarzda sarflashini ko‘rsatadi.

Ballistik uch ostida tog‘ jinslari qanday taqqoslanadi?

Tadqiqotning 20. sahifasidagi 11-rasmga ko‘ra:

• Qumtoshda sinish energiyasi taxminan %2,3 dan %1,0 gacha tushib, barqarorlashadi.
• Ohaktoshda taxminan %1,0–1,5 darajasidan %0,5–1,0 oralig‘iga tushadi.
• Granitda 24 J dan yuqori zarbalarda taxminan %0,5 atrofida qoladi.

Mutlaq sinish energiyasi kirish energiyasi bilan ortishi mumkin bo‘lsa-da, umumiy energiyadagi foizi kamayadi. Qo‘shimcha energiya tobora ko‘proq kukunlanish, ishqalanish va bo‘lak harakatiga ajratiladi.

Ballistik uchda PFD qaysi energiya darajalarida ko‘tariladi?

Tadqiqotning 21. sahifasidagi 12-rasm quyidagi o‘tishlarni ko‘rsatadi:

Ohaktosh va qumtoshda ballistik uch yarim sferik uchga nisbatan kattaroq PFD ulushini hosil qiladi. Biroq tadqiqot bu farqning qancha qismi haqiqiy mineral kukunlanishidan va qancha qismi ishqalanishdan kelib chiqishini ajrata olmaydi.

Ballistik uchda qolgan kinetik energiya qanday?

Tadqiqotning 22. sahifasidagi 13-rasmga ko‘ra:

• Granitda bo‘laklar olib yuradigan kinetik energiya taxminan %10 atrofida.
• Qumtoshda yuqori zarba energiyalarida bo‘laklar kinetik energiyasi biroz ortadi.
• Ohaktoshda bo‘laklar kinetik energiyasi past bo‘lib qoladi.
• Uchala tog‘ jinsida ham yuqori energiyada bit qaytish energiyasi %10 dan pastga tushadi.
• Granitda bit qaytishi taxminan %20 dan %4 gacha tushadi.

Zarba energiyasini oshirish nega har doim ko‘proq yoriq hosil qilmaydi?

Kirish energiyasi oshganda uch chuqurroq botishi mumkin; ammo kontakt zonasi kuchli ezilib, bo‘laklar tez otilib chiqqanda, uchning sog‘lom tog‘ jinsiga bosim uzatishini ta’minlovchi oraliq material yo‘qoladi. Kontakt kuchi tez pasayadi va yoriqlar rivojlanishi uchun zarur vaqt qisqaradi.

Shu sababli yuqoriroq energiya:

• Chuqurroq mahalliy botish,
• Ko‘proq tog‘ jinsi kukuni,
• Kuchliroq bo‘laklar ishqalanishi,
• Pastroq qaytish

hosil qilgan holda makroskopik yoriqlarga ajratilgan foizni oshirmasligi mumkin.

Tadqiqotning kuchli tomonlari nimalar?

• Energiya aylanishini faqat yakuniy krater orqali emas, balki mikrosoniya miqyosida vaqt bo‘yicha kuzatishi,
• Elastik, kinetik, kontakt, sinish va PFD komponentlarini ajratishi,
• Uch o‘lchamli yoriq va bo‘lak otilishi jarayonlarini ifodalashi,
• Oldin eksperimental natijalarga qarshi ko‘p mezonli tarzda tasdiqlangan FDEM modelidan foydalanishi,
• Yarim sferik va ballistik uchlarni keng zarba energiyasi oralig‘ida taqqoslashi,
• Ikki cho‘kindi tog‘ jinsi bilan kristall granitni birga o‘rganishi,
• Bit qaytishi bilan tog‘ jinsi bo‘laklarining kinetik energiyasini alohida baholashi,
• “Ko‘proq sinish energiyasi har doim yaxshi burg‘ilashdir” degan farazni shubha ostiga olishi,
• Ikki aniq energiya taqsimoti rejimini aniqlashi.

Tadqiqotning cheklovlari nimalar?

• Tadqiqot ekspertlar ko‘rib chiqishidan o‘tmagan preprintdir.
• Natijalar fizik tajriba emas, raqamli simulyatsiyadir.
• Faqat bitta uch va bitta zarba modellashtirilgan.
• Haqiqiy DTH uchidagi ko‘p tugmalar orasidagi yoriq o‘zaro ta’siri ko‘rib chiqilmagan.
• Burg‘ilash uchining aylanishi modelga kiritilmagan.
• Bosimli havo yoki suyuqlik bilan bo‘laklarni tozalash modellashtirilmagan.
• Quduq atrof bosimi va chuqurlik sharoitlari baholanmagan.
• Uch yeyilishi, karbid shikastlanishi va harorat ko‘tarilishi modellashtirilmagan.
• Issiqlik hosil bo‘lishi va termal energiya alohida hisoblanmagan.
• PFD qoldiq energiya sifatida hisoblangani uchun kichik mexanizmlarga ajratib bo‘lmaydi.
• Tarmoq miqyosidan kichik yoriqlar sinish energiyasiga emas, PFDga o‘tadi.
• Model parametrlarining barchasi va kalibrlash ma’lumotlari ushbu matnda berilmagan.
• Energiya algoritmlarining validatsiya xato nisbatlari mavjud tadqiqotda berilmagan.
• Turli tarmoq o‘lchamlariga oid batafsil konvergentsiya tahlili taqdim etilmagan.
• “Unumdor bo‘lmagan” deb atalgan PFDning haqiqiy takroriy burg‘ilash samaradorligiga mumkin bo‘lgan ijobiy ta’sirlari miqdoriy sinovdan o‘tkazilmagan.
• Burg‘ilash tezligi, birlik siljish uchun energiya yoki haqiqiy teshik hajmi bevosita hisoblanmagan.

Tadqiqot nimani qo‘llab-quvvatlaydi?

• Bitta DTH zarbasida makroskopik yoriqlarga ajratilgan energiya umumiy energiyaning kichik qismidir.
• Energiyaning dominant qismi mahalliy ezilish, kukunlanish va ishqalanish bilan bog‘liq jarayonlarga ketishi mumkin.
• Bo‘laklarning otilishi energiya taqsimotini belgilovchi asosiy mexanizmlardan biridir.
• Ballistik uch uchala tog‘ jinsida ham kuchli otilish va past qaytish rejimini qo‘llab-quvvatlaydi.
• Yarim sferik uchning xatti-harakati tog‘ jinsi turiga kuchliroq bog‘liq.
• Ohaktosh va qumtoshda yarim sferik uch ballistik uchdan yuqoriroq sinish energiyasi ulushini hosil qiladi.
• Granitda ikki uch yuqori energiyalarda o‘xshash energiya taqsimotiga yaqinlashadi.
• Zarba energiyasini oshirish sinish energiyasi foizini oshirish o‘rniga PFDni kattalashtirishi mumkin.
• Past qaytish takroriy zarbalarda tizim energiya uzatilishi nuqtai nazaridan afzallik berishi mumkin.

Tadqiqot nimani isbotlamaydi?

• Ballistik uch barcha tog‘ jinslarida yuqoriroq burg‘ilash tezligini ta’minlashini isbotlamaydi.
• Yarim sferik uchning yuqoriroq sinish energiyasi har doim yaxshiroq dala samaradorligini hosil qilishini ko‘rsatmaydi.
• PFD sifatida hisoblangan energiyaning barchasi fizik jihatdan foydasizligini ko‘rsatmaydi.
• Natijalarni ko‘p tugmali to‘liq burg‘ilash uchiga o‘zgarmasdan ko‘chirish mumkinligini isbotlamaydi.
• Bitta zarba natijalari minglab takroriy zarbalardagi kumulyativ sinishni ifodalashini ko‘rsatmaydi.
• Tog‘ jinsi kukunlanishi va ishqalanishning alohida energiya ulushlarini aniqlamaydi.
• Uch yeyilishi, texnik xizmat xarajati yoki iqtisodiy optimum haqida bevosita natija bermaydi.
• Haqiqiy chuqur quduq bosimi, harorati va tozalash oqimi ostida xuddi shu rejimlar yuz berishini isbotlamaydi.

Tadqiqot usuli va topilmalari

Tadqiqot dizaynining qisqacha mazmuni

Asosiy energiya komponentlari

Ikki vakillik zarbasining taqqoslanishi

Uch va tog‘ jinsi turiga ko‘ra dominant rejim

Asosiy raqamli natijalar

• Barcha simulyatsiyalarda sinish energiyasi odatda umumiy kirish energiyasining %2 dan kamidir.
• Cheklangan otilish rejimida sinish energiyasi taxminan %1,0–1,5.
• Kuchli otilish rejimida sinish energiyasi taxminan %0,5–1,0.
• PFD cheklangan rejimda taxminan %40–80, kuchli rejimda taxminan %80–90.
• Tog‘ jinsi bo‘laklari olib yurgan kinetik energiya ko‘pincha %10 dan past qolgan.
• Ohaktoshda ballistik uch PFDsi taxminan 40 J kirish energiyasi atrofida %90 ga yetgan.
• Ballistik uch ostida ohaktosh va qumtosh PFDsi mos ravishda taxminan 21 J va 43 J dan yuqorida %90 ga yaqinlashgan.
• Granit ballistik uch ostida taxminan 22 J dan yuqorida %70 PFD darajasiga yaqinlashgan.
• Yarim sferik uch ostida granit bit qaytishi yuqori energiyada %5 dan pastga tushgan.
• Ballistik uch ostida uchala tog‘ jinsida ham yuqori energiyada bit qaytishi %10 dan pastga tushgan.

Rasmlarning asosiy xabarlari

• 1-rasm, 7-sahifa: Bolg‘a, bit, yuklash plastinasi va tog‘ jinsi namunasidan iborat soddalashtirilgan bitta uch zarbasi sxemasini ko‘rsatadi.
• 2-rasm, 9-sahifa: Yarim sferik uchning ohaktoshdagi to‘rt bosqichli energiya aylanishini va yuqori qaytishni ko‘rsatadi.
• 3-rasm, 11-sahifa: Oldingi tajribalardan olingan krater tasvirlarida uch ostida qayta siqilgan mayda tog‘ jinsi kukuni ko‘rinadi.
• 4-rasm, 12-sahifa: Ballistik uchda PFD taxminan %90 gacha oshgani va qaytish bostirilganini ko‘rsatadigan energiya rivojlanishini ko‘rsatadi.
• 5-rasm, 13-sahifa: Ballistik uch atrofida yarim sferik uchga nisbatan zichroq mayda bo‘lak otilishi ko‘rinadi.
• 6-rasm, 15-sahifa: Ohaktoshda yarim sferik uch yuqoriroq sinish, ballistik uch esa yuqoriroq PFD ulushini hosil qilishini ko‘rsatadi.
• 7-rasm, 16-sahifa: Granitda ikki uch geometriyasi yuqori energiyalarda o‘xshash energiya ulushlariga yaqinlashishini ko‘rsatadi.
• 8–10-rasmlar, 18–19-sahifalar: Yarim sferik uch ostida tog‘ jinsi turiga bog‘liq sinish, PFD, bo‘lak kinetikasi va bit qaytishini taqqoslaydi.
• 11–13-rasmlar, 20–22-sahifalar: Ballistik uch ostida uchta tog‘ jinsining kuchli otilish rejimiga o‘tishi va past bit qaytishini ko‘rsatadi.

Muhandislik nuqtai nazaridan chiqarilishi mumkin bo‘lgan dizayn tamoyillari

Manba va usul eslatmasi

Tadqiqotning to‘liq asl nomi: Numerical investigation of energy partitioning during single-insert impact in DTH hammer drilling

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

Mualliflar tartibi: Yuqoridagi ro‘yxat asl tadqiqotdagi tartibni saqlaydi.

Teng birinchi muallif yoki teng hissa: Tadqiqotda bunday bayonot mavjud emas.

Mas’ul/aloqa muallifi: Jiansheng Xiang. Bu ma’lumot tadqiqotdagi yulduzcha belgisi va SSRN yozuvi bilan qo‘llab-quvvatlanadi.

Muassasalar: 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

Nashr platformasi: SSRN.

Jurnal: Ushbu versiya uchun ekspertlar ko‘rib chiqqan jurnal nomi mavjud emas.

Nashriyot/platforma xususiyati: SSRN Elsevier tomonidan boshqariladigan ochiq kirishli preprint platformasidir; ekspertlar ko‘rib chiqqan jurnal nashriga teng emas.

Platformaga yuklangan sana: 13 iyun 2026.

Sahifalar soni: 30.

Manba turi: Tasdiqlangan uch o‘lchamli FDEM modeliga asoslangan raqamli tog‘ jinsi mexanikasi, energiya taqsimoti va muhandislik optimallashtirish preprinti.

Ekspert ko‘rib chiqish holati: Tadqiqot ekspertlar ko‘rib chiqishidan o‘tmagan. Natijalar mustaqil ekspertizadan o‘tgan yakuniy nashr natijasi kabi taqdim etilmasligi kerak.

Rasmiy tadqiqot havolasi:SSRN 6934408 rasmiy tadqiqot sahifasi

DOI havolasi:10.2139/ssrn.6934408

Moliyalashtirish: Tadqiqot Imperial College London Resource Geophysics Academy homiylari; State Key Laboratory of Intelligent Construction and Healthy Operation and Maintenance of Deep Underground Engineering tarkibidagi SDQZK2637 raqamli loyiha va Henan Province Talent Project doirasidagi 264000510003 raqamli loyiha tomonidan qo‘llab-quvvatlangan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Yuklangan tadqiqotda alohida manfaatlar to‘qnashuvi bayonoti mavjud emas.

Ma’lumotlarga kirish: Ochiq ma’lumot repozitoriysi yoki ma’lumotlardan foydalanish bayonoti mavjud emas.

Kodga kirish: Ishlatilgan FDEM kodi yoki energiya hisoblash skriptlariga ochiq manba havolasi berilmagan.

Ushbu Verianla mazmuni tadqiqotning barcha matni, to‘rtta energiya tenglamasi, FDEM va shikastlanishga bog‘liq ishqalanish usuli, 13 ta asosiy rasm, vakillik energiya-vaqt egri chiziqlari, uch geometriyasi taqqoslashlari va uch tog‘ jinsi turiga oid natijalar ko‘rib chiqilib tayyorlangan. Tashqi manbalar faqat sarlavha, mualliflar, DOI, sana, sahifa soni, aloqa muallifi va platforma xususiyati kabi bibliografik maydonlarni tasdiqlash uchun ishlatilgan.

Tadqiqotda ishlatilgan raqamli model oldingi tadqiqotlarda fizik zarba tajribalariga qarshi tasdiqlangan. Biroq ushbu matn barcha material parametrlarini, tarmoq aniqligini, kontakt parametrlarini va kalibrlash tafsilotlarini qayta bermaydi. Natijalarni mustaqil ravishda takrorlash uchun havola qilingan oldingi model tadqiqotlari va ishlatilgan dasturiy ta’minotga kirish talab qilinadi.

PFD bevosita o‘lchangan yagona fizik energiya turi emas. U umumiy energiyadan elastik, kinetik, kontakt, gravitatsion va sinish komponentlarini ayirish orqali olingan qoldiq qiymatdir. Shu sababli “energiyaning %90 i ishqalanishda yo‘qolgan” kabi tor talqin qilinmasligi kerak. Qiymat tarmoq aniqligi ostida qoladigan kukunlanish va ezilish jarayonlari bilan birga ishqalanish va yechilmagan boshqa yo‘qotishlarni ham qamrab oladi.

Tadqiqot issiqlik hosil bo‘lishi va termal tarqalishni ochiq modellashtirmagan. Shuning uchun PFD ichidagi energiyaning qancha qismi issiqlikka aylanganini aniqlab bo‘lmaydi. Bundan tashqari, bitta zarbadagi PFD haqiqiy takroriy burg‘ilashda to‘liq salbiy ekani ko‘rsatilmagan; bo‘laklarni chiqarish va bit qaytishini kamaytirish keyingi zarbalarga yordam berishi mumkin.

Natijalarning asosiy qo‘llanish cheklovlari bitta uch, bitta zarba, soddalashtirilgan geometriya, aylanish va tozalash oqimining yo‘qligi, uch yeyilishining modellashtirilmagani, to‘liq quduq atrof bosimining qo‘llanmagani va haqiqiy burg‘ilash tezligining hisoblanmagani hisoblanadi. Shu sababli topilmalar uch tanlash uchun mexanik izoh beradi, ammo bevosita tijoriy uch reytingini shakllantirmaydi.