微波照射下巖石損傷機(jī)理的試驗(yàn)研究.pdf

1、在隧道施工中，破碎巖石的主要方法有爆破法和機(jī)械破巖法。這兩種方法各存在缺點(diǎn)或不足，爆破法對原巖的擾動大，往往造成隧道支護(hù)困難；機(jī)械破巖法一次投資費(fèi)用高、遇硬巖時效率低等。為克服這些缺點(diǎn)，需要研究和發(fā)展新型的高效破巖方法。研究表明，利用微波對巖石進(jìn)行照射，可以有效地降低其強(qiáng)度，有利于提高機(jī)械破碎的效率，“微波+機(jī)械”破巖有望成為一種新型的高效破巖方法。
　　為實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，需要對微波照射下巖石的損傷機(jī)理進(jìn)行研究。本文通過設(shè)定不同的

2、巖石含水率、巖石種類、微波照射功率和時間等因素，試驗(yàn)研究微波照射下巖石損傷機(jī)理，通過 CT掃描和抗剪切試驗(yàn)探究微波照射下巖石損傷演化規(guī)律，具體研究內(nèi)容及成果如下：
　?。?）在理論分析的基礎(chǔ)上，闡述微波照射下巖石的損傷機(jī)理，并分析微波照射下影響巖石損傷演化的內(nèi)部因素。微波照射下巖石的損傷是由巖石中包含吸波物質(zhì)的一些“熱點(diǎn)”引起的。巖石礦物成分、含水率等因素對微波照射下巖石損傷具有一定程度的影響。在試驗(yàn)設(shè)定的含水率變化范圍內(nèi)，含水率

3、高的巖石試件，經(jīng)微波照射后，巖石的損傷變量大，損傷的離散性強(qiáng)。
　?。?）進(jìn)行不同參數(shù)的微波照射巖石試驗(yàn)，并對巖石抗剪強(qiáng)度的變化進(jìn)行分析。結(jié)果表明：微波照射下由于巖石礦物晶粒的熱膨脹，減弱了晶粒之間的結(jié)合力，最終導(dǎo)致巖石抗剪強(qiáng)度降低；大功率、短時間的微波照射，能夠有效地降低巖石的強(qiáng)度。
　?。?）對微波照射后的巖石試件進(jìn)行 CT掃描，確定相同參數(shù)微波照射下，不同巖石的損傷變量，分析礦物成分對微波照射下巖石損傷的影響。結(jié)果表明

4、：微波照射下巖石的損傷演化表現(xiàn)出局部化特征。微波照射下花崗巖的損傷主要取決于黑云母、角閃石、磁鐵礦等吸波礦物；玄武巖的損傷主要取決于橄欖石、輝石等吸波礦物。
　?。?）本文的研究表明，利用大功率、短時間的微波照射，可以有效地降低巖石的強(qiáng)度，因此提出微波輔助破巖刀盤及井下微波輔助鉆具的初步設(shè)計(jì)方案。微波輔助破巖刀盤的設(shè)計(jì)中，邊滾刀與刀盤的連接方式為液壓支撐連接，邊滾刀兩側(cè)安裝微波天線，刀盤在微波照射巖石的情況下對巖石進(jìn)行切割，可以降