隨著開采深度的不斷加大,為保證巷道圍巖的長期穩(wěn)定,越來越多的巖石巷道選擇布置在整體性好、致密堅硬的巖層中。鉆進強度低、成孔速度慢、爆破效率差、機具及材料損耗大等問題一直制約著煤礦井下巖石工程的快速施工。超聲波因其具有方向性好、穿透能力強、能量集中等諸多優(yōu)點,在國民經(jīng)濟各領域得到了廣泛應用。本文以煤系地層中常見堅硬巖石紅砂巖為例,將超聲波技術引入到巖石破碎當中,綜合運用理論分析、實驗室實驗及數(shù)值模擬的方法,對超聲波激勵促進巖石破碎的影響因素進行了研究,取得的主要成果如下:（1）從能量角度對超聲波激勵下巖石的破碎機理進行了分析,得出了超聲波激勵條件下促進巖石裂紋擴展的能量閾值及作用于巖石的超聲波能量,明確了影響超聲波激勵巖石破碎的因素有超聲波頻率、功率、激勵時間、作用面積及加載壓力,并且當激勵頻率接近于巖石固有頻率時,巖石發(fā)生共振,超聲波對巖石的損傷作用最強。（2）采用高分辨三維X射線顯微成像系統(tǒng)和掃描電子顯微鏡對超聲波激勵后的巖石試件從宏觀和微觀角度進行分析,得到超聲波激勵巖石的破壞特征。從宏觀角度,巖石在與激勵器的接觸部分首先形成破碎區(qū),隨激勵時間延長,破碎區(qū)域逐漸擴大,并在徑向和軸向... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 發(fā)展動態(tài)分析
    1.4 研究內(nèi)容與方法
2 超聲波激勵巖石破碎機理
    2.1 超聲波激勵促進巖石裂紋擴展作用機理
    2.2 超聲波激勵巖石破碎的影響因素
    2.3 本章小結(jié)
3 超聲波激勵下巖石的破壞特征
    3.1 實驗設備
    3.2 超聲波激勵巖石破碎的宏觀特征
    3.3 超聲波激勵巖石微觀破碎特征
    3.4 本章小結(jié)
4 超聲波激勵巖石破碎影響因素
    4.1 超聲波功率對巖石破壞的影響
    4.2 頂部加載壓力對超聲波激勵巖石破壞的影響
    4.3 超聲波激勵時間對巖石破壞的影響
    4.4 超聲波作用面積對巖石破壞的影響
    4.5 本章小結(jié)
5 超聲波激勵下巖石的響應特征
    5.1 數(shù)值計算模型建立
    5.2 不同激勵頻率下巖樣的響應特征
    5.3 不同圍壓作用下巖樣的響應特征
    5.4 巖樣尺寸變化對超聲波激勵的響應特征
    5.5 不同超聲波幅值下巖樣的響應特征
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
作者簡歷
學位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
[1]高壓水射流破巖能量耗散與釋放機制[J]. 劉勇,陳長江,劉笑天,魏建平,王登科.  煤炭學報. 2017(10)
[2]超聲振動微銑削加工表面質(zhì)量試驗研究[J]. 郭雪琪,牛群,楊武,魏智.  工具技術. 2017(06)
[3]深部固體資源開采評述與探索[J]. 李夕兵,周健,王少鋒,劉冰.  中國有色金屬學報. 2017(06)
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[5]深部巷道圍巖控制的關鍵技術研究[J]. 侯朝炯.  中國礦業(yè)大學學報. 2017(05)
[6]“深部巖體力學與開采理論”研究構想與預期成果展望[J]. 謝和平.  工程科學與技術. 2017(02)
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博士論文
[1]軸向超聲振動輔助磨削加工機理與試驗研究[D]. 王巖.天津大學 2016
[2]煤巖波動致裂增滲物理模擬[D]. 趙麗娟.中國礦業(yè)大學 2014
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碩士論文
[1]超聲波激勵下巖石的物理力學特征試驗研究[D]. 汪洋.中國礦業(yè)大學 2017
[2]壓力對超聲波振動碎巖效果影響規(guī)律的研究[D]. 翟國兵.吉林大學 2016
[3]輸出功率可控的小功率超聲波發(fā)生器研發(fā)[D]. 謝志強.西北農(nóng)林科技大學 2016
[4]中國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢研究[D]. 彭影.吉林大學 2016
[5]基于機電耦合法油井增產(chǎn)超聲波換能器結(jié)構參數(shù)優(yōu)化設計[D]. 張翊東.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[6]超聲波促進頁巖氣解吸及改善滲流特性的機理和實驗研究[D]. 吳昌軍.西南石油大學 2014
[7]氣動潛孔錘沖擊碎巖影響因素及數(shù)值模擬分析[D]. 李從保.成都理工大學 2013
[8]空化水射流破巖實驗研究及機理分析[D]. 蘭華菊.重慶大學 2007



本文編號：3176559