激光作用下砂岩表面热响应分区特征与温度时空演化规律
谭远玲1
高明忠2
刘军军3
谢晶1
杨本高1
杨磊1
周雪敏4
1.四川大学 深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,四川 成都 610065;四川大学 水利水电学院,四川 成都 6100652.四川大学 深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,四川 成都 610065;四川大学 水利水电学院,四川 成都 610065;深圳大学 广东省深地科学与地热能开发利用重点实验室,广东 深圳 5180603.中国电建集团 成都勘测设计研究院有限公司,四川 成都 6111304.深圳大学 广东省深地科学与地热能开发利用重点实验室,广东 深圳 518060
摘要：浅部易开采矿产资源正逐渐枯竭,矿山开发向深部延伸已成为必然趋势.传统机械破岩技术在深部高围压硬岩条件下往往面临着钻进效率降低、钻头磨损加剧和环境污染等问题.激光破岩技术凭借其高能量密度、高作用效率以及可实现远距离无接触破岩等显著优势,在深部破岩中具有广阔的应用前景.以我国西部深埋典型硬质砂岩为研究对象,采用自主研发激光致裂弱化硬岩实验装置联合有限元数值分析方法,系统讨论了激光作用下砂岩表面热响应的分区特征与温度场时空演化规律.研究结果表明:激光作用下砂岩上表面温度场呈现出典型高斯分布特征,砂岩表面温度会随激光照射时间的增加而呈整体上升且逐渐均匀趋势;激光功率是影响岩石热响应的重要因素,激光功率的提升会导致岩石温升速率和温度梯度的不断上升;光斑直径的增大则会导致激光束能量均布化,热影响范围变大,但中心区域能量聚集效应减弱;岩石热导率的增加扩大了激光热影响区范围,但使得温度水平整体呈下降趋势;比热容的增加和吸光率的减少使激光热影响区范围减小且温度水平呈下降趋势.研究成果系统揭示了激光作用下砂岩热响应分区特征以及温度场的演化规律,为深部硬岩激光破碎机制的定量化认识提供了可靠依据,也为深地激光破岩理论研究与激光破岩实际工程的参数选择提供参考.
关键词：激光辅助破岩砂岩温度场数值模拟
分类号：TD313(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52225403)国家重点研发计划(2023YFF0615401)四川省自然科学基金重大资助项目(2023NSFSC0004)
论文发表日期：2026-03-31
在线出版日期：2026-03-10（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 36-49 )
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