微波循环照射下玄武岩损伤特性的试验研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
•   1.1 选题背景及研究意义
•     1.1.1 选题背景
•     1.1.2 研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 微波加热岩石国内外研究现状
•     1.2.2 微波辅助破碎岩石国内外研究现状
•   1.3 研究内容、研究方案及技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 研究方案
•     1.3.3 研究的技术路线
• 2 微波对岩石的损伤断裂机理分析
•   2.1 微波简介
•     2.1.1 微波的基本概念
•     2.1.2 微波加热特点
•     2.1.3 微波加热技术的应用
•   2.2 岩石的连续损伤力学描述
•   2.3 岩石的微波热损伤机理
•     2.3.1 介电常数及介电损耗
•     2.3.2 微波加热原理
•     2.3.3 微波加热中的能量转换
•     2.3.4 岩石热破裂原理
•   2.4 材料的断裂韧性及其影响因素
•     2.4.1 材料的断裂韧性
•     2.4.2 断裂韧性的影响因素
•   2.5 本章小结
• 3 玄武岩损伤特性试验方案
•   3.1 玄武岩试样加工制备
•   3.2 玄武岩试样的基本物理性质测定
•     3.2.1 薄片鉴定
•     3.2.2 热参数测定
•     3.2.3 密度测定
•   3.3 试验方案
•     3.3.1 微波循环照射试验方案
•     3.3.2 巴西圆盘劈裂试验方案
•   3.4 本章小结
• 4 玄武岩微波循环照射试验
•   4.1 微波循环照射下玄武岩损伤机理分析
•     4.1.1 纵波波速对比分析
•     4.1.2 表面温度对比分析
•     4.1.3 外观形态对比分析
•   4.2 微波能量转换率变化规律
•   4.3 本章小结
• 5 玄武岩巴西圆盘劈裂试验
•   5.1 玄武岩抗拉强度折减规律
•   5.2 微波循环照射下玄武岩损伤规律
•   5.3 本章小结
• 6 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 徐水林

导师: 戴俊

关键词: 微波循环照射,玄武岩,巴西圆盘劈裂,损伤变量,断裂韧性

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: 65

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