微波照射条件下热湿作用岩石强度劣化试验研究

论文摘要

随着我国综合实力的不断提高,岩土工程和采矿工程中岩石破碎技术的研究意义越发重要。目前关于微波参数对岩石的影响研究较多,而对于岩石的劣化与微波循环照射方式,岩石中水分,热湿循环的关系却研究不足。进行微波照射条件下热湿作用岩石强度劣化试验研究对推广微波作为辅助破岩技术具有十分重要的理论意义和现实价值。本文主要借助微波发生装置和万能试验机对花岗岩试件进行微波照射和常规静态力学试验,探讨在不同功率微波、循环次数、循环方式下花岗岩的强度劣化规律。同时辅以XRD、SEM和FLIR热成像仪,对岩样的组成成分进行分析,观察微波照射前后试样的内部裂纹形态和微波照射后试样的温度变化规律,主要研究内容和结论如下:(1)结合岩石中不同矿物成分在微波照射下的升温特性及岩石中水分如何发挥作用,分析微波作用下岩石内部产生破裂的原理及水分对岩石的作用机理。得出结论:岩石的矿物成分、微波参数和岩石中水分会影响花岗岩经微波作用后的强度。(2)采用900W低功率微波对花岗岩试样分别进行热湿循环或热循环处理,单次微波照射时间均为2min,然后对试样进行巴西劈裂抗拉力学性质试验。使用2kW、4kW和6kW功率微波对花岗岩试件进行热湿循环或热循环处理,单次微波照射时间均为2min,随后测量微波照射后无围压时花岗岩试样的抗压强度。得出结论:花岗岩强度在同一功率下随循环次数增大逐渐减小。在相同循环次数下花岗岩强度随着微波功率的增大而降低,在相同微波功率和循环次数下热湿循环对岩石强度的劣化效果更佳。(3)分别对经2kW、4kW和6kW功率微波4次热湿循环和热循环照射的花岗岩试件和对照组试件等进行XRD和SEM电镜试验,借助FIIR热成像仪对高功率微波作用的试样进行温度变化规律分析。得出结论:花岗岩矿物成分主要有石英、角闪石和黑云母。微波照射后花岗岩内部产生大量沿晶断裂型和穿晶断裂型微观裂纹。微波照射后试件的最高温度和平均温度与微波功率、循环次数和循环方式有关。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
•   1.1 选题背景及研究意义
•     1.1.1 选题背景
•     1.1.2 研究价值和意义
•   1.2 本课题国内外研究现状
•     1.2.1 国内外微波照射岩石的研究现状
•     1.2.2 湿热作用研究现状
•   1.3 本课题研究内容、研究方案及技术路线
•     1.3.1 本课题研究内容
•     1.3.2 本课题研究方案
•     1.3.3 本课题研究技术路线
• 2 微波条件下热湿作用原理
•   2.1 微波照射下造成岩石劣化的主要因素
•     2.1.1 微波照射下造成岩石损伤的主要因素
•     2.1.2 岩石不同矿物在微波照射下的加热响应
•   2.2 水分对岩石的劣化作用
•   2.3 本章小结
• 3 微波照射对花岗岩强度影响的试验研究
•   3.1 岩样的选取与试件的制备
•     3.1.1 岩样的选取
•     3.1.2 岩样的制备
•   3.2 微波照射后花岗岩的基本物理力学性质试验
•     3.2.1 试验设备
•     3.2.2 试验参数的选取
•     3.2.3 巴西劈裂试验试验过程和结果分析
•     3.2.4 单轴抗压试验试验过程和结果分析
•   3.3 本章小结
• 4 微波照射后花岗岩的损伤微观结构及热成像分析
•   4.1 花岗岩的XRD试验及分析
•   4.2 花岗岩的SEM试验及分析
•   4.3 FLIR热成像分析
•   4.4 本章小结
• 5 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李涛

导师: 戴俊

关键词: 微波照射,花岗岩,热湿作用,微观裂纹,强度劣化

来源: 西安科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 西安科技大学

分类号: TU45

总页数: 70

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