1第一讲 岩石破碎学(绪论)

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1、岩石破碎学主要内容1.绪论2.岩石的基本知识岩石、矿物、元素、结构、构造、晶体、层理、片理3.岩石的机械性质弹性、塑性、强度、硬度、研磨性、可钻性4.影响岩石机械性质的因素5.岩石的强度理论6.不同破碎条件下岩石的破碎机理7.岩石力学性质的测试岩石破碎学绪论一、岩石破碎学的研究对象二、岩石破碎学所研究的内容和范围三、岩石破碎学研究的目的意义四、岩石破碎的方法分类五、岩石破碎的基本原理一、岩石破碎学的研究对象随着工业和社会经济活动日益发展，人们从事的岩土破碎工作量日益增多。固体、气体、液体矿床的勘探开发，各种地下工程的建设等，都必须对岩土进行破碎剥

2、离。所以，岩石破碎学研究的对象是岩土二、岩石破碎学所研究的内容和范围在各种施工时，人们总是在不断努力改善岩土破碎效果以加快施工进度。为此，人们致力于改进碎岩的工具和方法，以利于破碎岩石。但为了施工能得到有效的进行，还希望所施工的岩石具有一定的稳定性和牢固性，以保证施工后的形态。岩石破碎学所研究的内容和范围岩石破碎实际包括破碎和稳定的两个范畴。既岩石在各种外载和物化条件作用下的破碎规律、破碎效果、破碎过程、以及在上述作用下保持稳定的极限条件。此外，由于目前碎岩方式仍然是以机械方式为主，机械方式碎岩时很重要的问题是碎岩工具的磨损与消耗，因此研究岩石破

3、碎过程就必然要和摩擦、磨损相联系。岩石破碎学所研究的内容和范围简单说岩石破碎学研究的内容和范围是：研究在不同条件下钻掘岩石的力学过程，研究碎岩工具的磨损过程，研究施工岩体的失稳条件及计算方法等。三、岩石破碎学研究的目的意义岩石破碎学研究的内容是要深刻了解所钻掘岩石的性能；了解机械破碎岩石的力学过程；了解碎岩工具的磨损过程；以及描述与计算这些过程的方法。其最终目的是：为了提高破岩效率、降低材料消耗；为了提高经济效益、降低钻掘成本；为了提高施工安全性，降低各种工程事故。其意义在于有效地实现安全、高效、低耗的施工生产。四、岩石破碎的基本原理1、热力剥离

4、当岩石表面快速加热而产生的高应力超过岩石的强度时，则发生热力剥离。四、岩石破碎的基本原理2、机械应力岩石通过冲击、磨蚀、冲蚀方式进行机械破碎，当这些机械作用产生了超过岩石的拉伸或剪切应力时就发生塑性屈服和脆性破坏。四、岩石破碎的基本原理4、化学反应各种化学药剂可用来溶解岩石，强烈反应的化学药剂如氟，可以高速破坏岩石且产生无害的副产品。四、岩石破碎的基本原理3、熔融和汽化火成岩溶化温度范围是1100-1600度，石灰岩是2600度。激光和电子束能聚集足够的能量来熔融和汽化各类岩石。五、岩石破碎的方法分类根据岩土钻掘的现状和发展前景，可把岩石破碎分为

5、三大类。回转破碎(金刚石,硬合金,钢粒)机械破碎法冲击碎岩(钢绳冲击,液或气动冲击器冲击回转碎岩振动式碎岩破碎方法化学破碎法—爆破、化学药剂容蚀热力碎岩（熔融热力钻进,高温高压热气流钻进)电磁碎岩物理破碎法电子束碎岩水射流碎岩激光碎岩碎岩新方法简介1、磨粒射流钻•地面的高压泵把钻井液泵入钻杆并流经钻头上的高压喷嘴，形成射流。磨粒在管路中加入，随着高压射流一起喷出，冲击井底岩石。2、电弧和等离子体•电流通过气体能使气体电离，并把气体加热到12000~16000度的高温。如果放电过程短暂(1~10微妙)，则产生火花，而连续放电就形成电弧。这些放电现象

6、会使电极之间产生高温等离子体。等离子体包含电子、带正电荷的离子、中性原子。•将电流通过在两个电极之间高速流动的气体就形成等离子体切割器或钻孔器。由于等离子焰的高动量。等离子体钻孔器与电弧钻相比，具有高得多的传热能力。这种高动量也有利于熔融的岩石从孔底更有效的排出。3、电子束钻•电子束钻是用一股密集的高速电子流冲击和熔化岩石。电子束是由电子枪发出的，为了加速把电子从阴极射向阳极采用30~200kv的高压电。4、火焰射流钻•采用空气或氧气去氧化燃料油，高速火焰射流通过喷嘴直接射向岩石。5、电火花钻•当高压电容器通过电极放电时会产生剧烈的冲击波。冲击波

7、产生破碎穴，其形状与冲击钻刃作用下形成的破碎穴相似。•虽然电火花的温度高得足以熔化岩石但由于电火花持续的时间短（1~50微妙），岩石不会熔化。6、热力机械碎岩•加热和热力裂解岩石可大大降低岩石的强度。从而降低破碎岩石所需要的力，提高碎岩效率。PS•花岗岩在1280度加热5分钟，其强度降低50%。7、激光钻•把原子从低能量态激励到较高能量态时就产生激光束，当原子回到其低能量态时它们就放出与聚焦成激光束一样频率的单一频率的电磁辐射。•激光产生强烈电磁辐射束，利用它能将岩石熔融或汽化成孔。第一章岩石的基本知识第一章岩石的基本知识一、岩石的组成岩石、

8、矿物、元素的概念及其关系二、岩石的结构和构造结构和构造的概念及相互关系节理、片理、层理的概念与特点岩石的各向异性一、岩石的组成1.岩石是