钢粒子迟滞重复冲击破岩硬岩损伤破裂特征研究

粒子冲击辅助破岩技术凭借其快速、高效等优点，对硬质岩体有着较好的破岩效果。通过粒子冲击试验和离散元模拟相结合的方法研究单、双粒子冲击速度、双粒子间距等因素对高强度花岗岩表面、三维及剖面形貌特征的影响，探寻冲击坑深度、冲击坑体积及冲击坑表面面积随冲击参数的变化规律，统计粒子冲击破岩裂纹的分布规律，并且从能量吸收率的角度评价双粒子迟滞冲击破岩的效能。结果表明：冲击坑深度与冲击速度呈正相关；随着粒子间距的增大，冲击坑由相交逐渐相离，形貌随之变化，冲击坑体积随之减小，而冲击坑表面面积增大；通过模拟发现，裂纹主要分布在斜长石与钾长石的晶界处，以拉伸破坏为主；当选用5 mm直径的钢粒子破碎强度200 MPa左右的极坚硬花岗岩时，双粒子迟滞冲击破岩的能量吸收率曲线随粒子冲击速度增大趋于平缓，在双粒子迟滞冲击破岩的粒子间距为8～10 mm且冲击速度400 m/s左右时能达到最佳的冲击辅助破岩效果。