微波照射下巖石損傷演化的數(shù)值模擬研究.pdf

1、巖石開挖的主要方法有爆破破巖法和機(jī)械破巖法，這兩種方法均存在一定缺點(diǎn)，前者對原巖的擾動(dòng)大、開挖硐室支護(hù)困難，后者一次投資高、刀具壽命短、成本高等，因此找到一種高效的巖石破碎方法是廣大工程技術(shù)人員所期盼的。已有的研究表明，利用微波照射可以降低巖石強(qiáng)度，有助于提高機(jī)械破巖的效率，因此“微波+機(jī)械”有望成為巖石開挖的高效方法,并將有助于實(shí)現(xiàn)破碎過程中低噪音及低粉塵等優(yōu)點(diǎn)。
　　本文以研究微波照射下巖石強(qiáng)度的弱化為目的，通過改變微波功率、

2、微波照射時(shí)間、巖石種類等多種因素，研究微波照射引起巖石強(qiáng)度弱化的規(guī)律，并通過數(shù)值模擬和實(shí)際的微波照射試驗(yàn)對巖石在微波照射下的強(qiáng)度弱化原因進(jìn)行分析。具體研究內(nèi)容及取得成果如下：
　　（1）結(jié)合微波加熱原理探討微波照射造成巖石損傷的機(jī)理。微波照射引起巖石溫度升高，使得巖石內(nèi)部應(yīng)力增大、分布發(fā)生變化進(jìn)而影響巖石強(qiáng)度，微波照射引起巖石強(qiáng)度弱化與微波功率、微波照射時(shí)間、巖石類型（構(gòu)造、礦物組成）有關(guān)。
　?。?）利用數(shù)值模擬軟件建立巖

3、石試件內(nèi)部裂隙和礦物顆粒的仿真模型，得到微波照射下裂隙內(nèi)部及礦物顆粒周圍的應(yīng)力變化情況。其中，巖石內(nèi)部裂隙在微波照射下的應(yīng)力分布為：裂隙尖端出現(xiàn)明顯應(yīng)力集中，隨功率增大、照射時(shí)間增長應(yīng)力集中越明顯。
　?。?）在微波照射巖石的試驗(yàn)過程中，通過改變照射參數(shù)得到不同情況下不同巖石強(qiáng)度損傷情況：功率越大、照射時(shí)間越長巖石強(qiáng)度損傷越明顯；不同巖石在相同的試驗(yàn)條件下強(qiáng)度損傷不同；巖性相同構(gòu)造不同的巖石試件在相同的試驗(yàn)條件下?lián)p傷也不同。不同巖