微波循环照射下玄武岩损伤特性的试验研究

发布时间：2020-08-10 19:43

【摘要】：微波热效应可在岩石内有效诱生微裂纹并引起岩石热破裂,研究微波对岩石的损伤特性对促进微波辅助破岩技术的发展与应用具有重要现实意义。因此,论文对微波循环照射引起岩石的损伤破坏效应进行初步探索,进而开展微波循环照射下玄武岩损伤特性试验。首先进行设定有不同微波照射参数的循环照射试验和连续照射试验,再进行劈裂抗拉强度试验,最后分析微波循环照射对玄武岩的损伤特性。论文主要研究内容和取得结论如下:(1)指出电介质极化在微波加热介电材料中的根本作用,归纳总结了微波加热原理和特点。分析得出,岩石内各介质在客观约束条件下的差异体积膨胀所导致的不协调变形是岩石在微波辐射产生的热力耦合作用下的破裂机理。(2)分别统计对比各参数条件下微波照射前后玄武岩试件纵波波速变化、表面升温情况以及试件外观变化,推导出微波辐射过程中能量转换关系式,并计算了各参数下对应微波能量转换率。结果表明,随着微波功率提高和照射时间增长,微波能量转换率都会下降,但功率和时间参数一定时,循环次数的增多能明显提高微波能量转换率。(3)以玄武岩抗拉强度、断裂韧性和损伤变量等定量计算指标来度量微波辐射对玄武岩损伤弱化程度,综合论证分析微波循环照射对玄武岩的损伤效应,对比验证循环照射这一微波加载模式的优劣:使用低功率微波时,不宜采用微波循环照射加载模式高功率短时间循环照射能有效增强微波对岩石损伤弱化作用,故高能高频脉冲微波是微波辅助破岩技术的发展方向。本文结合理论和试验,对微波循环照射这一微波加载模式在损伤裂化玄武岩方面的弱化效果及其优劣情况进行了尝试探索,促进了微波辅助破岩技术进一步地全面发展,为今后相关工程实践提供一定理论指导和必要参数参考。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU45
【图文】：

加工设备,岩样,成品,试样

（c）岩石切割机（d）玄武岩试样图 3.1 岩样加工设备和试样成品3.2 玄武岩试样的基本物理性质测定3.2.1 薄片鉴定如图 3.2 所示，岩石的薄片鉴定主要是利用切片机将玄武岩试样切片，再用磨片机将切片经初摩、精摩，制成厚度为 0.03mm 的薄片后在卡尔蔡司金相显微镜下观察，以分析其矿物成分，为后续试验现象的解释找到理论依据。

金相显微镜,薄片,玄武岩

（c）岩石切割机（d）玄武岩试样图 3.1 岩样加工设备和试样成品3.2 玄武岩试样的基本物理性质测定3.2.1 薄片鉴定如图 3.2 所示，岩石的薄片鉴定主要是利用切片机将玄武岩试样切片，再用磨片切片经初摩、精摩，制成厚度为 0.03mm 的薄片后在卡尔蔡司金相显微镜下观察，析其矿物成分，为后续试验现象的解释找到理论依据。

显微照片,薄片,玄武岩,显微照片

【参考文献】