项目名称: 岩石冲击切削破碎声电效应与能量演化规律研究

项目编号: No.51474103

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 矿业工程

项目作者: 赵伏军

作者单位: 湖南科技大学

项目金额: 81万元

中文摘要: 从理论上分析岩石冲击切削破碎过程中产生声发射和电磁辐射效应的机制,探讨冲击切削加载方式、加载参数与频次及岩石属性参数对声发射和电磁辐射场的影响,建立应力场与声发射和电磁辐射场特征参量的耦合关系。研究冲击切削作用下能流时空密度、能量转化与耗能规律,岩石内部裂隙的发展与演变、裂隙耗能与岩石破碎的时效性,构建破岩过程裂隙扩展三维空间演化模型。运用自行研制的多功能岩石破碎试验机,选用不同矿岩进行各种碎岩试验,对声发射、电磁辐射、施载动态应力波及切削三向力等信息进行同步采集,并进行数值模拟分析及光弹试验验证。总结理论分析、破岩试验及数值分析成果,揭示岩石冲击切削破碎声发射和电磁辐射特征与能量演化规律,为进一步认识冲击切削破岩机理、探索新的破碎方法、科学指导深部钻探、降低能耗提供理论依据。同时,也为矿山开采、岩石工程灾害防治提供指导作用。

中文关键词: 岩石破碎;冲击切削;声发射;电磁辐射;能量演化

英文摘要: The mechanism of acoustic emission (AE) and electromagnetic emission (EME) produced in the process of rock impusing cutting breakage will be analyzed theoratically; the influence of the loading way, loading parameters, and loading frequency on AE and EME will be discussed; the characteristic parameters coupling relationship between stress field and the field of AE and EME will be studied. A three-dimensional model to describe the evolution of crack extention during rock breakage will be investigated, which is based on the study of the temporal density of energy flow, the energy transfer and dissipation law, the development and evolution of internal rock fissures, as well as the fracture energy dissipation and timeliness of rock breakage under the impact of impulsing cutting. Rock breaking tests with different mineral rocks will be performed under the self-developed multifunction rock breakage testing machine. The datum of AE, EME, dynamic loading stress wave and three-direction cutting force will be collected, and utilized for futher numerical analysis. Synchronously, a panoramic photoelastic experiment will be performed to testified the numerical analysis. By summarizing the results of experiment and theoretical analysis, the characteristics of AE and EME and energy evolution law during rock impulsing cutting breaking energy will be found out. It will provide a theoretical basis for understanding the mechanism of rock impulsing cutting breaking, exploring new breaking method, directing deep drilling scientifically, and reducing energy consumption. In the meantime, it will provide guidance for mining and disaster prevention of rock engineering.

英文关键词: rock breakage;impulsing cutting;acoustic emission;electromagnetic emission;energy evolution

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