【技术实现步骤摘要】
一种现场微波破岩模拟系统及模拟方法
本专利技术属于隧道、采矿和岩土工程领域,涉及一种现场微波破岩模拟系统及模拟方法。
技术介绍
随着工业的发展,地球浅部资源逐渐开采殆尽,人类对资源的开采不断向深部进发。但是,随着开采深度的延伸,岩体强度呈非线性增加,传统的机械破岩方法严重制约了深地资源的开采效率,增加了开采成本。微波由于升温速率快、无二次污染等优点而有望被用于工程岩体破碎领域,用以突破传统机械破岩的瓶颈。现有研究也已论证了微波破岩的可行性,并且通过室内研究、数值模拟等手段证实,在综合考虑经济以及破岩效率的情况下,微波破岩技术在实际运用中存在着最佳临界作用工况,最佳临界作用工况的获取可为现场工程实践提供指导。然而,现阶段的室内研究均是基于多模或单模谐振腔体来完成的,在腔体内微波可以往复反射充分作用于岩石试样的各个面,这并不符合现场工程实践的实际情况。在工程实践中,开展岩体破碎工作时所面临的是一个掌子面,微波作用时只作用于岩体的一个断面,岩体的其他断面均受到围压的影响。由此可见,现有室内试验方法并不能准确模拟现场工况,一方面无法使微波仅作用于岩石试样的一个面,另一方面也未考虑到围压对其他断面的影响,因此根据现有室内试验方法所获取的最佳作用工况对工程实践中的微波破岩的可参考性还有待提高,难以有效地指导实际的微波破岩工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足,提供一种现场微波破岩模拟系统及模拟方法,以更真实地模拟现场微波破岩工况,提高所获取的微波破岩最佳临界作用工况的准确性,以在 ...
【技术保护点】
1.一种现场微波破岩模拟系统,其特征在于,包括微波源(1)、导波管(2)、环形器(3)、水负载(4)、破岩试验舱(5)、微波阻隔和围压加载系统、以及数据采集系统;/n所述导波管(2)一端与微波源的微波出射口连接、另一端与环形器(3)的微波入射端口连接,环形器的微波出射端口与破岩试验舱(5)的微波入射口连接,环形器的水负载连接端口与水负载(4)连接;/n所述微波阻隔和围压加载系统由五个千斤顶(6)、五块微波阻隔正板(7)、四块微波阻隔侧板(8)构成;破岩试验舱内放置有呈立方体的岩石试样(9),岩石试样(9)的一个面是用于接受微波照射处理的微波照射面,岩石试样的其他五个面被微波阻隔正板包围,各微波阻隔正板分别对应地安装在各千斤顶的端部,各千斤顶分别对应破岩试验舱内岩石试样的五个面安装,各千斤顶的端部连同微波阻隔正板位于破岩试验舱内,使各微波阻隔正板在千斤顶的控制下能分别与岩石试样的除微波照射面外的其他五个面贴合,实现对对应面的微波阻隔和围压的加载,通过调整位于岩石试样下方的千斤顶可调整岩石试样在破岩试验舱内的高度;各微波阻隔侧板(8)穿过破岩试验舱的侧壁伸入破岩试验舱内与岩石试样的微波照射 ...
【技术特征摘要】
1.一种现场微波破岩模拟系统,其特征在于,包括微波源(1)、导波管(2)、环形器(3)、水负载(4)、破岩试验舱(5)、微波阻隔和围压加载系统、以及数据采集系统;
所述导波管(2)一端与微波源的微波出射口连接、另一端与环形器(3)的微波入射端口连接,环形器的微波出射端口与破岩试验舱(5)的微波入射口连接,环形器的水负载连接端口与水负载(4)连接;
所述微波阻隔和围压加载系统由五个千斤顶(6)、五块微波阻隔正板(7)、四块微波阻隔侧板(8)构成;破岩试验舱内放置有呈立方体的岩石试样(9),岩石试样(9)的一个面是用于接受微波照射处理的微波照射面,岩石试样的其他五个面被微波阻隔正板包围,各微波阻隔正板分别对应地安装在各千斤顶的端部,各千斤顶分别对应破岩试验舱内岩石试样的五个面安装,各千斤顶的端部连同微波阻隔正板位于破岩试验舱内,使各微波阻隔正板在千斤顶的控制下能分别与岩石试样的除微波照射面外的其他五个面贴合,实现对对应面的微波阻隔和围压的加载,通过调整位于岩石试样下方的千斤顶可调整岩石试样在破岩试验舱内的高度;各微波阻隔侧板(8)穿过破岩试验舱的侧壁伸入破岩试验舱内与岩石试样的微波照射面的四个边沿分别相接,在岩石试样的微波照射面所处的平面上将岩石试样的微波照射面与破岩试验舱内壁之间的间隙封闭;
所述数据采集系统包括传感器、传输线缆和接受传感器采集的信号的终端设备,传感器贴合岩石试样表面安装,传输线缆穿过破岩试验舱壁面上的截止波导孔(10)将传感器与位于破岩试验舱外部的终端设备连接。
2.根据权利要求1所述现场微波破岩模拟系统,其特征在于,千斤顶的端部通过梯形体转接头(11)与微波阻隔正板连接,梯形体转接头与微波阻隔正板接触的面的尺寸与微波阻隔正板的尺寸一致。
3.根据权利要求1所述现场微波破岩模拟系统,其特征在于,微波阻隔正板(7)与岩石试样接触的一面上设有线缆安装槽(12),与各传感器相连的传输线缆通过线缆安装槽引出微波阻隔正板后穿过破岩试验舱壁面上的截止波导孔(10)将传感器与位于破岩试验舱外部的终端设备连接。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述现场微波破岩模拟系统,其特征在于,五块微波阻隔正板(7)中,其中两块相互平行的微波阻隔正板的尺寸大于岩石试样(9)的侧面的尺寸,另外三块微波阻隔正板的尺寸与岩石试样(9)的侧面的尺寸一致。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述现场微波破岩模拟系统,其特征在于,破岩试验舱呈长方体形,微波阻隔侧板分别穿过破岩试验舱的上、下、前、后侧壁伸入破岩试验舱内,微波阻隔侧板相对于破岩试验舱的侧壁可伸缩,通过调整各微波阻隔侧板在破岩试验舱内的伸入深度可在岩石试样的微波照射面所处的平面上将岩石试样的微波照射面与破岩试验舱内壁之间的间隙封闭。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨本高,高明忠,谢晶,陆彤,彭高友,王飞,王明耀,刘军军,刘依婷,
申请(专利权)人:四川大学,
类型:发明
国别省市:四川;51
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