基金项目：：学石油工程系，联系电话：注：为r住丨丨界中便于进丨力学分析。钻讣液丨「I松比取<1.丨二1.3岩石破碎准则通常人们判断岩石是否被破坏，或采用抗拉强度国家自然科学基金项目（编号：5027 1（63）资助张文华（1！仙丨）。男，2（）01年7月毕业于石油大在读博士。工程师理论，或米用莫尔-库仑理论作为准则。事实上。对于岩石被破坏这一事件本身而言。不管拉应力作用产生破坏，还是剪应力作用产生破坏，其作用结果是等效的；且在冲击破岩条件下。拉应力、剪应力在破岩过程中都起到积极作用。因此笔者采用Hoffman准则。这是一种联合强度准则，数值分析中引入无量纲破坏系数来表示岩石破坏程度。则Hoffman准则可写为：为射流冲击岩石时，岩石所受载荷随增M步的变化曲线。由于岩石边界单元使用的是半无限大单元，其左右和下边界相当于在无限远处，上边界是自由平面，所以边界处的力学参数都为。岩石只受射流冲击的作用，岩石所受载荷也就是射流的冲击动载。由可以看出，在1到9步射流并没有冲击到岩石。所以岩石的受力为0.在第10步射流冲击到岩石岩石受力急剧上升，达到大值，随后岩石所受载荷迅速下降，然后回升，经过几个轻微的波动之=；C9=备；X，Y，乙分别是岩石在X、Y、Z方向上的抗拉强度；X，Y，。、分别是岩石在X、Y、Z方向上的抗压强度；SL、SL、SL分别是在12面、23面、13面内的剪切强度。

　　与其他几种强度准则相比，Hoffman准则主要优点有：既包含了岩石的正应力也包含了岩石的剪切应力，还可以用于在同一方向抗拉强度和抗压强度不相等的情况。

　　考虑了岩石三个方向上的抗拉、抗压以及剪切强度。对岩石的各个方向的强度都有所考虑。

　　可以模拟岩石的各种破碎情况。

　　首先，通过Mark程序求得模型中每个积分点的应力值；根据上述方程求得该积分点的破坏系数值。

　　然后，设定F；1>1，表征岩石发生破坏，据此对指定范围内的破坏系数进行外插处理，形成岩石破坏区域的等值线，由此圈定岩石破坏区域。

　　2计算结果及分析2.1 35MPa压力下射流破碎岩石根据流体力学方程可以估算出35MPa压力下射流速度约200m/s.笔者根据上述方法对高压水射流破岩过程进行了模拟。

　　受射流冲击时岩石所受载荷的变化射流对岩石的初始冲击没有返回流的影响，而只。

　　岩石完全处于静止状态所以射流冲击力大。后续射流由于返回流和岩石碎屑形成r一个载荷的缓冲k域。射流冲击力下降。由于开始时岩石变形梯度大。所以随后射流冲击力降到了一个极点。射流冲击力的波动在一定程度上受到岩石动态响应的影响。

　　为岩石在不同增量步时的破碎情况。由阁3可以看出，在第10步时在射流正下方，岩石开始形成了一些裂隙源，并逐渐扩展形成破碎。从中反映出水射流破碎岩石具有明显的局部效应，这是因为位力波在岩石中传播产生的瞬态应力场虽可分解为径向压应力和环向拉应力且岩石的抗拉强度较抗压强度小得多，但由于应力波在岩石中的传播随距离的增加衰减极为迅速，在距离射流冲击点较远处，岩石中的能量密度已经达不到导致岩石破坏的临界值。

　　2.2 100MPa压力下射流破碎岩石根据流体力学方程可以估算出10（）MPa压力下射流速度约400m/s，根据上述方法对高压水射流破岩过程进行了模拟。

　　由于此时流体能量很大，形成了水锤效应，水锤作用使岩石大块破碎形成漏斗坑111，中国石油大学（北京）高压水射流）。阁4为不同模咽中射流初始冲忐时。在岩石t.形成的破碎坑3继续对一点进行冲击可以观察到岩石的破砟过程变成r一个连续过程。也就是说射流的水锤效成只出现在冲击的开始瞬间。这主耍足W为液体的返流分祀了射流的很大一部分能耜。数值校拟的结果也1丨：确地显示了这一个过程。

　　图数值模拟100MPa压力下射流冲击岩石初始破碎区域20步时的S石破碎情况，与对比后可发现100MPa）K力下岩石破碎区域明显增大。

　　3结论>利用动态接触、结构分析可以较好地模拟出岩石在射流冲击下的破碎过程，研究结果直观、明了，这100MPa压力下射流冲击岩石破碎区形成过程对于深人探讨射流冲击破岩机珂具打理论意义。

　　高压水射流冲击破岩时，尤其在汗始阶段。

　　冲击载荷波动较大。射流破畀表现出明的《部效应。

　　使用Hoffman准则研究对m个方向的强度都有所考虑。可以投拟W！的fi种破碎情况。分析表明增加射流冲击速度可以提M射流破碎岩石的效率。