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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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激光辐照热裂破岩规律及力学性能

作者(Author):

  • 郭辰光
  • 孙瑜
  • 岳海涛
  • 李强
  • 何顺之
  • 张寅

作者单位:

  • 辽宁工程技术大学机械工程学院
  • 辽宁工程技术大学辽宁省大型工矿装备重点实验室

关键词:

  • 激光辐照
  • 热裂破岩
  • 温度分布
  • 力学性能分析
  • 岩石强度弱化
  • 摘要
  • 论文图表
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  • 引用格式

分析了激光辐照热裂破岩工艺参数对岩石力学性能的影响规律,以提高激光辐照热裂破岩效率。开展了激光辐照热裂破岩正交实验研究,分析了激光功率、辐照时间及辐照距离对激光辐照热裂破岩温度变化及岩石形貌损伤的影响规律,基于X-ray diffraction(XRD) 物相图谱分析了激光辐照热裂破岩后岩石不同区域物相成分及含量,探讨了激光功率、辐照时间及辐照距离对激光辐照区物相含量变化的影响趋势,研究了激光功率、辐照时间及辐照距离对岩石强度的弱化程度。研究表明:随着激光功率和辐照时间增加及辐照距离减小,岩石反应区温度变大,热裂纹生成数量增多且裂纹深度变大,岩石热破碎反应增强;激光高温辐照后岩样所含高脆性、低强度、低导热率和低热膨胀系数的石英和钙长石含量占比增加,且随着激光功率和辐照时间增加及辐照距离减小,岩样烧灼孔内所含石英和钙长石成分增多;激光辐照后岩样烧灼孔内冷凝沉积物主要成分为石英和钠长石,且冷凝沉积物中部分晶体在激光辐照作用下转变为非晶体结构;激光辐照时间对岩石强度弱化程度影响最大,激光辐照距离次之,而激光功率对岩石强度弱化程度影响最小;随着激光功率和辐照时间增加及辐照距离减小,岩石抗压强度由83.89 MPa显著降低至36.13 MPa,岩石轴向挤压形变量变大,挤压破碎效果增强,岩石强度弱化程度变大。结果表明,激光辐照岩石可以有效降低岩石强度,提高激光辐照热裂破岩效率。

郭辰光,孙瑜,岳海涛,等. 激光辐照热裂破岩规律及力学性能[J]. 煤炭学报,2022,47(4):1734-1742. GUO Chenguang,SUN Yu,YUE Haitao,et al. Law and mechanics of thermal cracking of rock by laser irradiation[J]. Journal of China Coal Society,2022,47(4):1734-1742.
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