微波辐射辅助机械冲击破碎岩石动力学试验研究

来源：黄金科学技术杂志2020年第4期北京时间：

作者：胡毕伟, 尹土兵, 李夕兵

单位：中南大学资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083

摘要：微波辅助冲击式破岩是实现快速破碎硬岩的重要手段，开展微波辐射对岩石抗冲击性能的研究具有重要的理论和实际意义。采用工业微波炉对砂岩进行不同功率和不同时间的辐射试验，测试了砂岩在辐射前后的波速、孔隙率和动态力学强度。结果发现：在5 kW的辐射功率下砂岩升温速率达到1.29 ℃/s，3 kW的辐射功率下达到1.04 ℃/s；微波辐射后砂岩波速不断降低，孔隙率不断增大，5 kW辐射4 min后波速降低了34%，孔隙率增加了近70%；在5 kW和3 kW辐射4 min后，砂岩动态压缩强度分别降低了60.4 MPa和44 MPa。研究结果说明微波辐射能够使砂岩快速升温，在热应力的作用下试样内部产生裂纹并扩展，使得波速下降而孔隙度增大。辐射加热大幅地降低了砂岩动态压缩强度。

关键词：微波辐射,动态压缩强度,纵波波速,孔隙率,核磁共振

基金资助：湖南省自然科学基金项目“温压耦合与循环动力扰动作用下岩石的损伤演化及微观破裂机理研究”(2017JJ3389),中南大学创新项目“研究生自主创新项目”(2019zzts662)