微波照射下硬岩损伤演化的研究

通过微波辅助机械破岩，为提高硬岩隧道的机械掘进与破岩效率，探求地球深部采矿的破岩方法提供有效手段、并促进国防钻地武器和未来月球矿产资源开采的研究，对促进国民经济的长期稳定发展和国家安全具有重要的经济意义和社会价值。. 该项目将应用力学与热力学理论，研究硬岩在微波照射下的微裂纹产生、扩展及损伤演化，建立理论方程并数值求解，继而进行不同微波照射条件下的岩石损伤演化数值模拟与物理试验，探讨不同微波源与岩石条件的岩石损伤演化与分布规律，实现不同硬岩品种与微波源照射条件下岩石损伤分布的可靠预测，实现微波有效辅助机械破岩，从而为不同应用要求下的"微波+机械"系统设计提供可靠的理论依据。. 该课题研究成果将有助于提高我国硬岩隧道机械机及硬岩隧道机械开挖的技术水平，推进资源的深部开采和金属选矿技术进步，加速国防钻地武器和未来星球采矿设备及技术的研究与进步，将具有重要的学术意义和良好应用前景。

以改善岩石的机械破碎效率为目的，采用理论分析、数值模拟和实验技术等方法，对花岗岩、石灰岩和硬质页岩等进行微波照射试验效应及效果分析，寻求微波照射引起岩石的损伤演化规律，为深部采矿、改进稀有矿物采矿中的选矿技术与水平、岩石隧道机械掘进、未来的星球采矿和新兴国防武器研究等的深入研究具有重要的指导意义。.利用试验方法开展实验，并完成数值模拟，得到了微波照射引起岩石损伤。造成这种损伤的原因在于岩石由不同矿物构成，这些矿物具有不同的电学性能参数，对微波的吸收能力不同，由此微波照射作用将在岩石中形成非均匀的热膨胀，导致温变应力，最终在岩石中生产裂纹，造成岩石损伤。进而得到了照射微波功率、照射时间、岩石成分等对微波作用及引起岩石损伤效果的影响关系，随微波照射功率和照射时间的增加，岩石损伤程度增加，照射微波参数与引起的岩石损伤之间呈非线性关系，岩石的矿物组成、微波照射后的冷却方式对岩石损伤有重要的影响。.项目研究发表论文12篇，取得成果对我国采矿与选矿技术进步，岩石隧道机械掘进及国防武器的研究开发具有重要的理论意义和工程价值。对岩石破碎技术的革新和岩石破碎过程的深入认识具有重要的科学价值，对实现岩石破碎方法的革新具有重要促进作用。