脉冲水射流破岩过程中的应力波效应分析

作     者：卢义玉 张赛 刘勇 陆朝晖 蒋林艳 

作者机构：重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400044 重庆松藻煤电有限责任公司重庆401445 

出 版 物：《重庆大学学报（自然科学版）》 (Journal of Chongqing University)

年 卷 期：2012年第35卷第1期

页      面：117-124页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金委专项创新研究群体基金项目(50621403) 重庆市杰出青年基金(CSTC2009BA6047) 新世纪优秀人才支持计划(NCET-06-07677) 国家重大科技专项大型油气田及煤层开发(2011ZX05065) 

主　　题：脉冲射流 应力波 光滑粒子动力学 岩石破碎 

摘      要：引入Johnson-Holmquist-Concrete岩石非线性本构关系,利用光滑流体粒子动力学方法,模拟了脉冲射流在破岩过程中应力波形成、传播及衰减过程,得出了高速脉冲射流作用下岩石表面不同位置处应力值随时间变化曲线,以及应力波峰值强度与离射流作用点距离的关系曲线,根据计算结果分析了岩石在应力波效应下的破坏行为以及射流速度、岩石性质对应力波效应的影响。分析结果表明:脉冲射流的应力波效应具有较强的局部性,应力波峰值强度随与射流作用点距离的增大而急剧减小;脉冲射流应力波强度、作用范围与射流速度呈正比例关系,其对岩石的体积破坏存在一个门限速度;不同岩性岩石在脉冲射流应力波作用下的破坏形式有所不同,砂岩等强度较低岩石的破坏形式主要为应力波对岩石加卸载过程中的拉应力下的裂纹扩展,而石灰岩、花岗岩等脆性硬岩的破坏形式主要为应力集中导致的纵向破坏。