激光照射花岗岩热裂规律及力学性质试验研究
王义江1
郁东旭2
王泽桂2
褚召祥2
赵光思2
周国庆3
1.中国矿业大学力学与土木工程学院,江苏徐州 221116;深地科学与工程云龙湖实验室,江苏徐州2211162.中国矿业大学力学与土木工程学院,江苏徐州 2211163.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州 221116
摘要：硬岩隧道掘进慢、成本高是传统机械破岩难以突破的瓶颈,亟需新型高效破岩技术.激光辅助破岩是一种非接触式破岩方法,激光功率、离焦距离和照射时间是影响破岩的重要参数.采用标准圆柱花岗岩试样进行了不同激光照射参数下的破岩试验,研究了温度、比能、热裂效能、强度、组分和裂隙等变化规律.结果表明,激光照射引起岩样表面温度骤升,且温度沿径向迅速衰减,光束附近岩石表面温度梯度高达1 200 ℃/mm.激光照射岩石的射孔速率为0.1～0.7 mm/s,比能为38～151 kJ/cm3,热裂效能为459～2 680 J/cm3.激光照射后岩样抗压强度最大降幅达69％,且岩样组分、矿物胶结及微观结构均发生显著变化,岩样内部裂隙发育、连通性好.激光辅助破岩有助于提高硬岩隧道的掘进效率.
关键词：花岗岩激光辅助破岩热裂效能抗压强度裂隙分布
分类号：TU458(土力学、地基基础工程)
资助基金：深地科学与工程云龙湖实验室重点攻关项目(104023006)国家自然科学基金(51978653)国家自然科学基金(42107156)高等学校学科创新引智计划(111计划)(B14021)
论文发表日期：2023-07-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 701-712 )
英文信息