隨著開(kāi)采深度的不斷加大,為保證巷道圍巖的長(zhǎng)期穩(wěn)定,越來(lái)越多的巖石巷道選擇布置在整體性好、致密堅(jiān)硬的巖層中。鉆進(jìn)強(qiáng)度低、成孔速度慢、爆破效率差、機(jī)具及材料損耗大等問(wèn)題一直制約著煤礦井下巖石工程的快速施工。超聲波因其具有方向性好、穿透能力強(qiáng)、能量集中等諸多優(yōu)點(diǎn),在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文以煤系地層中常見(jiàn)堅(jiān)硬巖石紅砂巖為例,將超聲波技術(shù)引入到巖石破碎當(dāng)中,綜合運(yùn)用理論分析、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬的方法,對(duì)超聲波激勵(lì)促進(jìn)巖石破碎的影響因素進(jìn)行了研究,取得的主要成果如下:（1）從能量角度對(duì)超聲波激勵(lì)下巖石的破碎機(jī)理進(jìn)行了分析,得出了超聲波激勵(lì)條件下促進(jìn)巖石裂紋擴(kuò)展的能量閾值及作用于巖石的超聲波能量,明確了影響超聲波激勵(lì)巖石破碎的因素有超聲波頻率、功率、激勵(lì)時(shí)間、作用面積及加載壓力,并且當(dāng)激勵(lì)頻率接近于巖石固有頻率時(shí),巖石發(fā)生共振,超聲波對(duì)巖石的損傷作用最強(qiáng)。（2）采用高分辨三維X射線顯微成像系統(tǒng)和掃描電子顯微鏡對(duì)超聲波激勵(lì)后的巖石試件從宏觀和微觀角度進(jìn)行分析,得到超聲波激勵(lì)巖石的破壞特征。從宏觀角度,巖石在與激勵(lì)器的接觸部分首先形成破碎區(qū),隨激勵(lì)時(shí)間延長(zhǎng),破碎區(qū)域逐漸擴(kuò)大,并在徑向和軸向... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 發(fā)展動(dòng)態(tài)分析
    1.4 研究?jī)?nèi)容與方法
2 超聲波激勵(lì)巖石破碎機(jī)理
    2.1 超聲波激勵(lì)促進(jìn)巖石裂紋擴(kuò)展作用機(jī)理
    2.2 超聲波激勵(lì)巖石破碎的影響因素
    2.3 本章小結(jié)
3 超聲波激勵(lì)下巖石的破壞特征
    3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    3.2 超聲波激勵(lì)巖石破碎的宏觀特征
    3.3 超聲波激勵(lì)巖石微觀破碎特征
    3.4 本章小結(jié)
4 超聲波激勵(lì)巖石破碎影響因素
    4.1 超聲波功率對(duì)巖石破壞的影響
    4.2 頂部加載壓力對(duì)超聲波激勵(lì)巖石破壞的影響
    4.3 超聲波激勵(lì)時(shí)間對(duì)巖石破壞的影響
    4.4 超聲波作用面積對(duì)巖石破壞的影響
    4.5 本章小結(jié)
5 超聲波激勵(lì)下巖石的響應(yīng)特征
    5.1 數(shù)值計(jì)算模型建立
    5.2 不同激勵(lì)頻率下巖樣的響應(yīng)特征
    5.3 不同圍壓作用下巖樣的響應(yīng)特征
    5.4 巖樣尺寸變化對(duì)超聲波激勵(lì)的響應(yīng)特征
    5.5 不同超聲波幅值下巖樣的響應(yīng)特征
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高壓水射流破巖能量耗散與釋放機(jī)制[J]. 劉勇,陳長(zhǎng)江,劉笑天,魏建平,王登科.  煤炭學(xué)報(bào). 2017(10)
[2]超聲振動(dòng)微銑削加工表面質(zhì)量試驗(yàn)研究[J]. 郭雪琪,牛群,楊武,魏智.  工具技術(shù). 2017(06)
[3]深部固體資源開(kāi)采評(píng)述與探索[J]. 李夕兵,周健,王少鋒,劉冰.  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2017(06)
[4]深部煤層力學(xué)參數(shù)反演和氣體鉆井井壁穩(wěn)定性[J]. 楊旭,石祥超,孟英峰,李皋.  地下空間與工程學(xué)報(bào). 2017(02)
[5]深部巷道圍巖控制的關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 侯朝炯.  中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(05)
[6]“深部巖體力學(xué)與開(kāi)采理論”研究構(gòu)想與預(yù)期成果展望[J]. 謝和平.  工程科學(xué)與技術(shù). 2017(02)
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博士論文
[1]軸向超聲振動(dòng)輔助磨削加工機(jī)理與試驗(yàn)研究[D]. 王巖.天津大學(xué) 2016
[2]煤巖波動(dòng)致裂增滲物理模擬[D]. 趙麗娟.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2014
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碩士論文
[1]超聲波激勵(lì)下巖石的物理力學(xué)特征試驗(yàn)研究[D]. 汪洋.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2017
[2]壓力對(duì)超聲波振動(dòng)碎巖效果影響規(guī)律的研究[D]. 翟國(guó)兵.吉林大學(xué) 2016
[3]輸出功率可控的小功率超聲波發(fā)生器研發(fā)[D]. 謝志強(qiáng).西北農(nóng)林科技大學(xué) 2016
[4]中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)研究[D]. 彭影.吉林大學(xué) 2016
[5]基于機(jī)電耦合法油井增產(chǎn)超聲波換能器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 張翊東.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[6]超聲波促進(jìn)頁(yè)巖氣解吸及改善滲流特性的機(jī)理和實(shí)驗(yàn)研究[D]. 吳昌軍.西南石油大學(xué) 2014
[7]氣動(dòng)潛孔錘沖擊碎巖影響因素及數(shù)值模擬分析[D]. 李從保.成都理工大學(xué) 2013
[8]空化水射流破巖實(shí)驗(yàn)研究及機(jī)理分析[D]. 蘭華菊.重慶大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3176559