旋切触探技术弥补了静力触探不能穿透硬质地层和测试深度浅的不足,为快速准确获取各类工程岩体强度参数提供了新方法。基于旋切触探技术,笔者主要通过数值模拟和现场试验对孕镶金刚石钻头的钻进破岩过程、钻进破岩机理以及岩体分级方法进行了研究。主要研究成果如下:(1)根据弹性力学和接触力学理论,推导了单颗粒金刚石法向压入岩石和切向切削岩石的受力与变形的理论关系,从金刚石颗粒微切削受力角度,分析了整个钻进破岩过程,阐述了孕镶金刚石钻头的破岩机理。(2)基于弹塑性力学和岩石损伤理论,借助ABAQUS有限元软件模拟了钻头动态钻进破岩过程,研究了钻进过程的钻进参数、钻头尺寸以及岩体特性等因素对钻头受力的影响,得到了钻进速度、旋转速度、钻头尺寸、岩体级别、岩体结构面、软硬互层岩体以及岩体围压等因素对钻头所受钻压和扭矩的影响规律。(3)进行现场旋切触探试验,通过对比分析数值模拟与现场试验结果,验证了岩体质量与钻进参数(钻压、扭矩、钻进速度和旋转速度)以及各钻进参数之间的内在关系。将钻进碎岩做功等效为压碎岩石做功,得到了岩石抗压强度计算模型,并通过现场旋切触探试验确定出岩体完整性系数,采用岩体基本质量指标BQ对岩体基本质量级别进行了预测。