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题名水对石英砂岩微波辐射升温损伤的影响规律研究
被引量：2
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作者
陈登红
汪朝家
王智鹏
鲁德沛
汤允迎
杨波
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机构
安徽理工大学矿业工程学院
合肥综合性国家科学中心能源研究院
淮南职业技术学院能源工程学院
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出处
《金属矿山》
CAS
北大核心
2023年第5期155-164,共10页
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基金
国家自然科学基金项目(编号:51974008)
安徽省高校协同创新基金项目(编号:GXXT-2020-008)
+1 种基金
安徽省高校自然科学研究重点项目(编号:KJ2020A1161)
安徽理工大学研究生创新基金项目(编号:2022CX2029)。
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文摘
相较于钻爆法与机械破岩方法,微波辅助破岩因其具有选择性加热、效率高、可控性强等诸多优点,被认为是硬岩开掘的一种极具前景的新方法。为探寻水对较低吸波能力的石英砂岩微波辐射辅助破岩效果的影响,采用功率1.4k W微波对不同含水率石英砂岩辐射0~300s探究其升温、损伤与含水率之间的关系,通过波速表征的损伤因子D_(m)、微波辐射后表面温差F_(T)和巴西劈裂抗拉强度σ_(t)综合分析了其升温损伤影响规律。研究结果表明:微波辐射干燥状态下石英砂岩呈现前期快速升温、后期趋缓趋稳且温差先增加后减小的变化趋势;除了饱和水外,不同含水率试件辐射90s时升温速率由快趋缓且在吸水6h处(平均含水率1.88%)拉开差距;F_(T)、D_(m)及σ_(t)的变化幅度并不随浸水时长的升高而梯度变化,其中浸水4~6h(含水率1.69%~1.88%)为波速及其表征的损伤因子D_(m)出现下降与升高的“拐点”,前者平均降幅增加了5.18%,后者增加了0.092,σ_(t)下降了25.9%;岩石微波场内的升温损伤过程是水—岩耦合影响下的多尺度、多介质综合响应结果,特定的含水率(1.69%~1.88%)和辐射时长(90s以上)能够促进石英砂岩吸收微波后热应力梯度的产生,从而造成孔隙损伤、极限抗拉强度降低,使其更易破坏。分析结果可为类似条件下水对硬岩微波辐射升温损伤的研究分析提供可靠的借鉴。
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关键词
微波辐射
石英砂岩
含水率
升温损伤
抗拉强度
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Keywords
microwave radiation
quartz sandstone
moisture content
heating and damaging
tensile strength
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分类号
TD853
[矿业工程—金属矿开采]
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题名铁元素含量及含水状态对砂岩微波辐射升温损伤的影响
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作者
陈登红
鲁德沛
王智鹏
汪朝家
施伟
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机构
安徽理工大学矿业工程学院
深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室
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出处
《采矿与岩层控制工程学报》
EI
北大核心
2024年第4期30-47,共18页
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基金
国家自然科学基金面上资助项目(51974008)
智能采矿工程新建专业质量提升资助项目(2022xjzlts008)
+1 种基金
省级研究生联合培养示范基地资助项目(2022lhpysfjd037)
安徽理工大学研究生创新基金资助项目(2023CX2036)。
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文摘
为研究砂岩的铁元素含量与含水状态对微波辐射升温损伤的影响规律,开展了砂岩试件微波辐射对比试验,试验分为12组,包含3种铁元素含量和4种含水状态(干燥、自然、浸水24 h与饱和)。试验采用X射线荧光光谱测量(XRF)技术检测试件表面铁元素含量,通过实时红外热成像监测表面升温过程,运用对比方法分析辐射前后P波波速与抗拉强度的关联特征。试验结果表明:(1)干燥状态下,砂岩试件升温过程均呈前期缓慢、中期活跃、后期稳定的趋势;铁元素含量越高,升温速率峰值就越高(2.66,2.40,1.66℃/s)、也就越早达峰(70,100,110 s);(2)干燥、自然、浸水24 h状态下,升温速率峰值平均值分别为:2.26,3.34,3.24℃/s,达峰时间分别为:90,70,20 s;饱和状态下,升温速率峰值为1.3℃/s,达峰时间为80 s;(3)含水状态对砂岩结构损伤的影响最为显著,饱和状态砂岩辐射180 s的损伤大于其他含水状态辐射300 s的损伤;铁元素含量直接影响岩石表面温度分布的均匀程度,铁元素含量越高,岩石表面温差越大;(4)相较于干燥和自然含水状态,浸水24 h和饱和状态下砂岩辐射后巴西劈裂初始压密阶段占比增加,起裂模式由端部起裂向中心起裂转变。研究成果可为类似原生和再生状态下微波辅助破岩效果的研究提供借鉴与参考。
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关键词
微波辐射
铁元素含量
含水状态
升温损伤特征
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Keywords
microwave radiation
iron content
moisture conditions
damage characteristics by heating
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分类号
TD315
[矿业工程—矿井建设]
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