基于岩石表面位移场的超声波振动下花岗岩损伤特性试验研究

作     者：张程 赵大军 张书磊 周宇 ZHANG Cheng;ZHAO Dajun;ZHANG Shulei;ZHOU Yu

作者机构：吉林大学建设工程学院吉林长春130026 黄河勘测规划设计研究院有限公司河南郑州450003 

基　　金：国家自然科学基金项目“超声波振动碎岩机理的研究”(编号:41572356) 

出 版 物：《钻探工程》 (Drilling Engineering)

年 卷 期：2021年第48卷第3期

页      码：39-45页

摘      要：超声波振动碎岩技术作为解决硬岩钻进难题的新方法,其技术可行性受到国内外学者的大量验证,但是对于超声波振动下硬岩破碎机理的认识还存在不足。超声波振动下岩石表面径向响应位移与内部损伤状态存在着必然的联系,本文通过监测岩石在超声波振动过程中表面不同深度处的径向响应位移,利用应力波传播理论从能量耗散角度分析了岩石表面不同深度监测点径向响应位移的时空演化与岩石内部损伤发展的关系,得出超声波振动下岩石损伤主要由振动头高频冲击岩石造成的Hertz锥形环状裂纹和超声波振动交变应力产生的疲劳拉伸裂纹造成的,Hertz锥形环状裂纹的扩展深度为10 mm,疲劳损伤裂纹主要在10~20 mm深度处产生,超声波振动下岩石发生局部宏观破碎前存在着明显的径向响应位移征兆,岩石表面径向响应位移可以作为超声波振动下的破坏判据。本文的研究对于丰富超声波振动下硬岩的破碎机理具有重要意义。

主 题 词：超声波振动 振动碎岩 花岗岩 径向响应位移 损伤破碎规律 

学科分类：081801[081801] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 

D　O　I：10.12143/j.ztgc.2021.03.005

馆 藏 号：203102494...