微波照射后玄武岩动态力学性能及破碎特性研究

发布时间：2020-04-21 04:55

【摘要】：硬岩破碎是岩石开挖及矿物开采中必不可少的一道工序。“微波+机械”这一破岩方法能够提高机械在硬岩中掘进效率,降低刀具磨损,让破岩工作变得更加安全高效。实际施工中,岩石都是在各种动态荷载作用下发生破碎,因此需要对不同参数微波照射后岩石动态力学性能和破碎特性的变化规律进行研究,使得该方法能够更好地应用于实际破岩工作中。本文利用微波发射装置及分离式霍普金森杆设备,通过设置不同微波照射功率、SHPB冲击气压等参数,试验研究微波照射后玄武岩动态力学性能变化规律,再通过收集玄武岩碎块进行颗粒筛分,试验研究微波照射后玄武岩破碎特性变化规律,主要研究内容和结论如下:(1)通过结合岩石中不同矿物成分在微波辐射后的升温特性,分析微波照射后岩石热破裂的基本原理以及岩石强度降低的原因,得出微波照射参数、岩体结构面类型、岩石矿物成分以及颗粒大小等因素影响微波照射后岩石强度的变化。(2)为确保微波照射过程中玄武岩试件不发生崩裂,选择6种功率等级(0W、500W、700W、900W、1300W、2000W)微波照射后的玄武岩试件进行基本物理力学性质试验,得出玄武岩强度随微波功率增长逐渐降低,并结合XRD和SEM细观试验,得出微波照射下对其损伤起主要作用的矿物为辉石,微波照射后玄武岩内部产生的微观裂纹以沿晶断裂和穿晶断裂这两类为主。(3)分别对500W、700W、900W、1300W、2000W功率微波照射后的玄武岩进行0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa三种冲击气压下的动态单轴压缩实验,发现随着微波功率的提高其峰值应力基本呈下降趋势。(4)收集冲击试验后的玄武岩碎块进行筛分,发现随着微波功率的增加,玄武岩碎块平均尺寸也随之增加;根据分形理论可以得出,碎块分形维数D(岩石破碎程度)随着照射功率的增大而减小,二者线性相关,微波功率越大,岩样逐渐呈塑性破坏,这能在一定程度上减少岩爆现象的发生。(5)通过对不同种造岩矿物在微波照射下反应以及部分矿物中化学成分对其吸波性能影响的分析,得出含有辉石或黑云母矿物的岩石吸波能力较强,同时矿物中铁元素含量越多,相同时间内,其在微波辐射下升温值越大。通过本文研究,微波辅助机械破岩这一方法与实际联系更为紧密,为工程中该方法所适用的岩层以及微波照射参数的选择提供了一定的参考。
【图文】：

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其内部包括很多种构岩样，本章在参考一些文献的基础上，过一些基本物理力学试验和 X 射线处理后试样发生强度折减的现象进的制备波照射对隧道掘进及深层采矿时所辐射较为敏感且硬度较大岩样为研究，且均取自同一块新鲜大石块，块.1 所示，可知该地区玄武岩组成中含分为斜长石，形状为板柱状，可命名晶含量约为 3%—5%，粒径尺寸约。由无序分布的板条状斜长石和单斜填充在斜长石粒间组成局部填间结

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3 微波照射对玄武岩强度影响的试验研究板表面时摩擦力较大，产生过高温度且伴有钻，钻头前进方向与石板表面成 90°，且需国制定的有关岩石试验规范[58]，动态单轴压缩倍，，标准尺寸为Φ50mm 25mm。依照《工程控制试件尺寸的误差范围，直径误差不超过在 0.05mm 之间。根据试验需要，共加工个，Φ50mm 25mm 有 54 个，已加工好的部
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU452

【参考文献】