高压水射流冲击速度对砂岩破坏模式的影响研究

发布时间：2017-08-07 20:30

  本文关键词：高压水射流冲击速度对砂岩破坏模式的影响研究

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【摘要】：高压水射流冲击岩石会导致其发生结构破坏,不同的射流速度下,岩石呈现出各异的破坏形式。基于理论研究,分析水射流冲击岩石的应力波效应。选取速度分别为157,316,447,547,632,707和774 m/s的高压水射流开展冲击砂岩试验,分析不同射流速度下,砂岩内裂纹的数量、尺寸与形态。采用有限元法数值模拟了水射流破碎砂岩的过程,分析岩石内应力波的传播规律与裂纹的产生过程。研究表明:(1)当射流速度大于72 m/s时,砂岩表面出现破碎坑和环形裂纹,前者由水锤压力的剪切作用导致,后者由瑞利表面波的拉伸作用导致;(2)当射流速度为300~700 m/s时,砂岩内部产生大量的横向裂纹并出现体积破碎,裂纹的产生主要由应力波产生的径向拉伸应力导致;(3)当速度大于700 m/s时,砂岩产生的横向裂纹减少,主要以劈裂剪切方式破坏。
【作者单位】： 湖南科技大学资源环境与安全工程学院;湖南科技大学南方煤矿顶板及煤与瓦斯突出预防控制安全生产国家安全监管总局重点实验室;湖南科技大学煤矿安全开采湖南省重点实验室;重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室;
【关键词】： 岩石力学 水射流 应力波 冲击速度 裂纹
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2014CB239206) 国家自然科学基金面上项目(51374104,51474103)~~
【分类号】：TU45
【正文快照】： 尘、低热和无振动等特性[1]。鉴于其独特的冲蚀性能,水射流技术被广泛应用于岩石切割、矿山开采和石油天然气钻探等有关工程领域[2-3]。对水射流破岩形式的研究是认识破岩机制、设计射流参数的重要依据。因此,研究高压水射流冲蚀下岩石的破坏模式具有重要的科学意义与工程应用

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本文编号：636581