激光照射花岗岩热裂规律及力学性质试验研究

作者：王义江^*; 郁东旭; 王泽桂; 褚召祥; 赵光思; 周国庆

来源：中国矿业大学学报. 自然科学版, 2023, 52(04): 701-712.

DOI：10.13247/j.cnki.jcumt.20220316

• 花岗岩
• 激光辅助破岩
• 热裂效能
• 抗压强度
• 裂隙分布

硬岩隧道掘进慢、成本高是传统机械破岩难以突破的瓶颈，亟需新型高效破岩技术.激光辅助破岩是一种非接触式破岩方法，激光功率、离焦距离和照射时间是影响破岩的重要参数.采用标准圆柱花岗岩试样进行了不同激光照射参数下的破岩试验，研究了温度、比能、热裂效能、强度、组分和裂隙等变化规律.结果表明，激光照射引起岩样表面温度骤升，且温度沿径向迅速衰减，光束附近岩石表面温度梯度高达1 200℃/mm.激光照射岩石的射孔速率为0.1～0.7 mm/s,比能为38～151 kJ/cm3,热裂效能为459～2 680 J/cm3.激光照射后岩样抗压强度最大降幅达69%,且岩样组分、矿物胶结及微观结构均发生显著变化，岩样内部裂隙发育、连通性好.激光辅助破岩有助于提高硬岩隧道的掘进效率.

• 单位
  中国矿业大学（北京）; 土木工程学院; 中国矿业大学; 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室