在微波輔助破巖中,水是影響巖石劣化的重要因素。為了研究在微波輻射下,水對(duì)巖石劣化的影響規(guī)律,以湖北花崗巖為研究對(duì)象,巖石孔隙率、超聲波波速、抗拉強(qiáng)度作為參考指標(biāo),通過(guò)試驗(yàn)法測(cè)得水在微波輻射下對(duì)巖石劣化的影響規(guī)律。結(jié)果表明:水是造成巖石劣化的關(guān)鍵因素,微波輻射后浸水冷卻能夠?qū)r石產(chǎn)生更大的破壞效果;巖石的損傷程度受試件初始含水率影響顯著,飽和試件較干燥試件而言在微波輻射后破壞效果更明顯;采用初始含水率為飽和狀態(tài)、冷卻方式為浸水冷卻的條件時(shí),微波輻射對(duì)巖石強(qiáng)度的折減效果達(dá)到峰值。因此,在微波輻射前后充分利用水分這一影響因素能夠更好地造成巖石的劣化,降低巖石破碎時(shí)能量的消耗,對(duì)微波輔助破巖技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。 

【文章來(lái)源】：地下空間與工程學(xué)報(bào). 2020,16(03)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

標(biāo)準(zhǔn)花崗巖試件示意圖

試件抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)后破壞情況示意圖

對(duì)比圖4(a)、(b)可知，Ⅲ、Ⅳ組試件較Ⅰ、Ⅱ組試件而言，在微波輻射后超聲波波速衰減更加明顯。分析其原因?yàn)?試件內(nèi)部裂隙中含有的水分在微波輻射后受熱蒸發(fā)，形成水蒸氣擠壓巖石，造成裂隙發(fā)育，導(dǎo)致試件超聲波波速進(jìn)一步衰減。此外，出現(xiàn)一處值得注意的點(diǎn)，當(dāng)試件的初始含水率為干燥、輻射功率為0.5 kW時(shí)，超聲波波速的衰減值出現(xiàn)負(fù)數(shù)，最大值達(dá)到-0.167 km/s，試件的超聲波波速未出現(xiàn)符合規(guī)律的下降情況，反而上升，而當(dāng)初始含水率為飽和情況時(shí)，并未出現(xiàn)此現(xiàn)象。分析其原因:為初始含水率的不同所造成的試驗(yàn)結(jié)果差異。試件的初始含水率為0，試件處于完全干燥狀態(tài)時(shí)，試件內(nèi)部自然存在的裂隙中不含水分，當(dāng)試件受到微波輻射后，一方面由于內(nèi)部物質(zhì)介電常數(shù)不同導(dǎo)致溫度上升不均勻，出現(xiàn)梯度應(yīng)力而造成巖石內(nèi)部裂隙擴(kuò)展;另一方面，試件內(nèi)部物質(zhì)出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象填補(bǔ)裂隙，因此造成超聲波波速上升的情況。而當(dāng)試件的初始含水率為飽和時(shí)，巖石自然裂隙中充滿水分，當(dāng)微波輻射后，水分受熱蒸發(fā)而體積膨脹，進(jìn)一步造成裂縫的擴(kuò)展，超聲波波速符合總體規(guī)律。圖4(c)為相同微波輻射環(huán)境下，自然冷卻與浸水冷卻2種冷卻方式的超聲波波速差值示意圖。由圖4(c)可得，當(dāng)微波輻射功率與輻射時(shí)間相同時(shí)，干燥試件2種冷卻方式的超聲波波速差值略低于飽和試件。這說(shuō)明在初始含水率條件為飽和的情況下，由于浸水冷卻所產(chǎn)生的對(duì)巖石的破壞效果要強(qiáng)于初始含水率條件為干燥的情況下。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3315619