冲击破碎是提高钻眼和钻井速度的一个主要手段,这方面的研究几乎和破碎作用一样古老.但直到上个世纪中后期,波动力学引入到冲击破碎中才取得了实质性进展.以活塞——钎秆——岩石为研究对象,冲击破岩在理论与实践两方面都取得了丰富的研究成果.但超长超深钻井作业中,为进一步提高钻井速度和保证钻孔方向,冲击器直接冲击牙轮钻破岩的实践越来越多,该系统的两个主要特点是:(1)多齿随机撞击岩石:(2)受撞击的牙轮钻头在几何上不能再被抽象为一个杆.因此,对活塞——多齿钻头——岩石系统冲击破岩的两个主要问题,冲击力和能量的传递过程以及多齿钻头凿入力——凿深特性需要进一步研究.对单齿、多齿、牙轮钻头的静态凿入力——凿深的实验表明,多齿钻头和牙轮钻头破岩的P——u曲线与单齿和钎头破岩的P——u曲线基本特征相同,但在定量上有较大差别,适当布齿可提高破岩效果.该论文还成功地测出了粗短钻头受撞击时的应力波,实践结果表明,在撞击过程中,应力波没有明显的弥散.用一维波动理论对冲击凿入实验系统的数值模拟计算表明,理论计算与实验结果在定性和定量上都十分吻合.实验与理论两方面结合研究表明,对冲击破岩而言,用一维波动理论分析冲击力和能量的传递过程是可行的,牙轮钻头的凿入力——凿深曲线是可以作为——维波动理论分析和计算的边界条件.此外,对实验结果和数值模拟定对比分析表明,冲击过程中存在多次接触现象,并用碰撞模型对其进行了初步的探讨.