超声波激励岩石破碎影响因素实验研究
发布时间：2021-05-09 03:47
随着开采深度的不断加大,为保证巷道围岩的长期稳定,越来越多的岩石巷道选择布置在整体性好、致密坚硬的岩层中。钻进强度低、成孔速度慢、爆破效率差、机具及材料损耗大等问题一直制约着煤矿井下岩石工程的快速施工。超声波因其具有方向性好、穿透能力强、能量集中等诸多优点,在国民经济各领域得到了广泛应用。本文以煤系地层中常见坚硬岩石红砂岩为例,将超声波技术引入到岩石破碎当中,综合运用理论分析、实验室实验及数值模拟的方法,对超声波激励促进岩石破碎的影响因素进行了研究,取得的主要成果如下:（1）从能量角度对超声波激励下岩石的破碎机理进行了分析,得出了超声波激励条件下促进岩石裂纹扩展的能量阈值及作用于岩石的超声波能量,明确了影响超声波激励岩石破碎的因素有超声波频率、功率、激励时间、作用面积及加载压力,并且当激励频率接近于岩石固有频率时,岩石发生共振,超声波对岩石的损伤作用最强。（2）采用高分辨三维X射线显微成像系统和扫描电子显微镜对超声波激励后的岩石试件从宏观和微观角度进行分析,得到超声波激励岩石的破坏特征。从宏观角度,岩石在与激励器的接触部分首先形成破碎区,随激励时间延长,破碎区域逐渐扩大,并在径向和轴向...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.3 发展动态分析
1.4 研究内容与方法
2 超声波激励岩石破碎机理
2.1 超声波激励促进岩石裂纹扩展作用机理
2.2 超声波激励岩石破碎的影响因素
2.3 本章小结
3 超声波激励下岩石的破坏特征
3.1 实验设备
3.2 超声波激励岩石破碎的宏观特征
3.3 超声波激励岩石微观破碎特征
3.4 本章小结
4 超声波激励岩石破碎影响因素
4.1 超声波功率对岩石破坏的影响
4.2 顶部加载压力对超声波激励岩石破坏的影响
4.3 超声波激励时间对岩石破坏的影响
4.4 超声波作用面积对岩石破坏的影响
4.5 本章小结
5 超声波激励下岩石的响应特征
5.1 数值计算模型建立
5.2 不同激励频率下岩样的响应特征
5.3 不同围压作用下岩样的响应特征
5.4 岩样尺寸变化对超声波激励的响应特征
5.5 不同超声波幅值下岩样的响应特征
5.6 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压水射流破岩能量耗散与释放机制[J]. 刘勇,陈长江,刘笑天,魏建平,王登科. 煤炭学报. 2017(10)
[2]超声振动微铣削加工表面质量试验研究[J]. 郭雪琪,牛群,杨武,魏智. 工具技术. 2017(06)
[3]深部固体资源开采评述与探索[J]. 李夕兵,周健,王少锋,刘冰. 中国有色金属学报. 2017(06)
[4]深部煤层力学参数反演和气体钻井井壁稳定性[J]. 杨旭,石祥超,孟英峰,李皋. 地下空间与工程学报. 2017(02)
[5]深部巷道围岩控制的关键技术研究[J]. 侯朝炯. 中国矿业大学学报. 2017(05)
[6]“深部岩体力学与开采理论”研究构想与预期成果展望[J]. 谢和平. 工程科学与技术. 2017(02)
[7]隧道掘进钻爆法施工技术的发展探究[J]. 金锋. 建材与装饰. 2016(45)
[8]循环荷载作用下岩石损伤试验研究[J]. 戴俊辉,吕燕霞,孙赑,郁章剑. 水利水电技术. 2016(10)
[9]冲击作用下岩石裂纹长度预测模型及数值模拟研究[J]. 邓勇,陈勉,金衍,卢运虎,邹代武. 石油钻探技术. 2016(04)
[10]超声波电源功率控制的研究[J]. 裴玖玲,孙少杰. 电子世界. 2016(12)
博士论文
[1]轴向超声振动辅助磨削加工机理与试验研究[D]. 王岩.天津大学 2016
[2]煤岩波动致裂增渗物理模拟[D]. 赵丽娟.中国矿业大学 2014
[3]世界能源问题与中国能源安全研究[D]. 陆胜利.中共中央党校 2011
硕士论文
[1]超声波激励下岩石的物理力学特征试验研究[D]. 汪洋.中国矿业大学 2017
[2]压力对超声波振动碎岩效果影响规律的研究[D]. 翟国兵.吉林大学 2016
[3]输出功率可控的小功率超声波发生器研发[D]. 谢志强.西北农林科技大学 2016
[4]中国新能源产业发展趋势研究[D]. 彭影.吉林大学 2016
[5]基于机电耦合法油井增产超声波换能器结构参数优化设计[D]. 张翊东.哈尔滨工业大学 2014
[6]超声波促进页岩气解吸及改善渗流特性的机理和实验研究[D]. 吴昌军.西南石油大学 2014
[7]气动潜孔锤冲击碎岩影响因素及数值模拟分析[D]. 李从保.成都理工大学 2013
[8]空化水射流破岩实验研究及机理分析[D]. 兰华菊.重庆大学 2007
本文编号：3176559
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.3 发展动态分析
1.4 研究内容与方法
2 超声波激励岩石破碎机理
2.1 超声波激励促进岩石裂纹扩展作用机理
2.2 超声波激励岩石破碎的影响因素
2.3 本章小结
3 超声波激励下岩石的破坏特征
3.1 实验设备
3.2 超声波激励岩石破碎的宏观特征
3.3 超声波激励岩石微观破碎特征
3.4 本章小结
4 超声波激励岩石破碎影响因素
4.1 超声波功率对岩石破坏的影响
4.2 顶部加载压力对超声波激励岩石破坏的影响
4.3 超声波激励时间对岩石破坏的影响
4.4 超声波作用面积对岩石破坏的影响
4.5 本章小结
5 超声波激励下岩石的响应特征
5.1 数值计算模型建立
5.2 不同激励频率下岩样的响应特征
5.3 不同围压作用下岩样的响应特征
5.4 岩样尺寸变化对超声波激励的响应特征
5.5 不同超声波幅值下岩样的响应特征
5.6 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压水射流破岩能量耗散与释放机制[J]. 刘勇,陈长江,刘笑天,魏建平,王登科. 煤炭学报. 2017(10)
[2]超声振动微铣削加工表面质量试验研究[J]. 郭雪琪,牛群,杨武,魏智. 工具技术. 2017(06)
[3]深部固体资源开采评述与探索[J]. 李夕兵,周健,王少锋,刘冰. 中国有色金属学报. 2017(06)
[4]深部煤层力学参数反演和气体钻井井壁稳定性[J]. 杨旭,石祥超,孟英峰,李皋. 地下空间与工程学报. 2017(02)
[5]深部巷道围岩控制的关键技术研究[J]. 侯朝炯. 中国矿业大学学报. 2017(05)
[6]“深部岩体力学与开采理论”研究构想与预期成果展望[J]. 谢和平. 工程科学与技术. 2017(02)
[7]隧道掘进钻爆法施工技术的发展探究[J]. 金锋. 建材与装饰. 2016(45)
[8]循环荷载作用下岩石损伤试验研究[J]. 戴俊辉,吕燕霞,孙赑,郁章剑. 水利水电技术. 2016(10)
[9]冲击作用下岩石裂纹长度预测模型及数值模拟研究[J]. 邓勇,陈勉,金衍,卢运虎,邹代武. 石油钻探技术. 2016(04)
[10]超声波电源功率控制的研究[J]. 裴玖玲,孙少杰. 电子世界. 2016(12)
博士论文
[1]轴向超声振动辅助磨削加工机理与试验研究[D]. 王岩.天津大学 2016
[2]煤岩波动致裂增渗物理模拟[D]. 赵丽娟.中国矿业大学 2014
[3]世界能源问题与中国能源安全研究[D]. 陆胜利.中共中央党校 2011
硕士论文
[1]超声波激励下岩石的物理力学特征试验研究[D]. 汪洋.中国矿业大学 2017
[2]压力对超声波振动碎岩效果影响规律的研究[D]. 翟国兵.吉林大学 2016
[3]输出功率可控的小功率超声波发生器研发[D]. 谢志强.西北农林科技大学 2016
[4]中国新能源产业发展趋势研究[D]. 彭影.吉林大学 2016
[5]基于机电耦合法油井增产超声波换能器结构参数优化设计[D]. 张翊东.哈尔滨工业大学 2014
[6]超声波促进页岩气解吸及改善渗流特性的机理和实验研究[D]. 吴昌军.西南石油大学 2014
[7]气动潜孔锤冲击碎岩影响因素及数值模拟分析[D]. 李从保.成都理工大学 2013
[8]空化水射流破岩实验研究及机理分析[D]. 兰华菊.重庆大学 2007
本文编号：3176559
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