微波照射下玄武岩强度弱化规律的研究

摘要

采矿业、土木工程、交通、军事等行业中都会遇到硬岩破碎的难题。传统的爆破法与机械冲击法环境负面影响大、可控性差且效率低。已应用于工业生产的水射流破岩方法对硬岩破碎效率较低。随着微波技术的发展和广泛应用，人们开发出微波辅助破岩的方法。研究表明微波辅助破岩可大大降低岩石的强度，且具有破岩效率高、环保且可控性好等优点。因此对微波辅助破岩方法进行研究，为该方法应用于工程实际提供依据是十分必要的。
　　本文就微波功率、加热时间等因素对玄武岩强度弱化规律的影响进行了研究。（1）利用有限元软件模拟了单模微波腔体，分析腔体内电磁场和能量场的分布情况，找到微波腔体内最佳加热位置。（2）选取的玄武岩标准试样（50mm×50mm）进行不同功率不同时间的微波加热，进行变角板剪切试验。研究微波功率、加热时间对玄武岩的抗剪强度的弱化影响。（3）利用有限元软件模拟含有矿物杂质和孔隙的玄武岩内部温度和热应力分布，研究这两种情况下玄武岩内部温度和热应力的分布规律；模拟泥岩在微波腔体内加热温度及热应力分布情况，并与玄武岩的进行对比，研究不同岩石在微波腔体内加热时温度和热应力的变化情况；模拟玄武岩在高功率微波腔体内加热时的温度和热应力分布情况，分析高功率微波对岩石强度弱化的影响。（4）利用有限元软件模拟玄武岩在常温、高温情况下的单轴压缩试验，研究高温对玄武岩单轴抗压性能的影响。

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1绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究的主要内容

2微波辅助破岩机理

2.1电磁场理论

2.2微波腔体

2.3微波加热原理

2.4微波辅助破岩

2.5小结

3微波对玄武岩抗剪强度影响的试验研究

3.1试验器材介绍

3.2试验过程

3.3试验结果分析

3.4小结

4微波加热玄武岩热应力模拟分析

4.1玄武岩在微波腔体内的温度模拟分析

4.2不同岩石在微波腔体内的温度和热应力模拟分析

4.3玄武岩中含黄铁矿的温度和热应力模拟分析

4.4带孔隙的玄武岩的温度和热应力模拟分析

4.5玄武岩在高功率密度微波腔体内的温度和热应力模拟分析

4.6小结

5玄武岩单轴压缩过程轴向应力和塑性变形的模拟分析

5.1模型参数

5.2常温下玄武岩单轴压缩过程轴向应力和塑性变形模拟分析

5.3高温下玄武岩单轴压缩过程轴向应力和塑性变形模拟分析

5.4小结

6结论

6.1主要研究成果

6.2研究展望

致谢

参考文献