爆炸冲击载荷下弱风化花岗岩力学特性和渗透率研究

"循环冲击下弱风化岩石力学特性与渗透率演化-论文" 这篇论文主要研究了在循环冲击载荷作用下弱风化花岗岩的力学特性和渗透率变化，特别是针对低渗透的弱风化花岗岩型稀土矿床。在这样的矿床中，渗透率对溶浸效率至关重要，而爆炸冲击载荷被提出作为一种手段，通过改变矿体的微观结构来提升渗透性，同时保持矿体的稳定性。 研究中采用了多种实验设备，包括Hopkinson冲击试验机、RMT-150C液压伺服试验机和核磁共振仪，进行逐级循环冲击实验和冲击后的静态压缩实验。实验结果显示，弱风化花岗岩在循环冲击下经历了裂隙压密和裂纹扩展两个阶段。裂隙压密阶段的效果并不显著，而裂纹扩展阶段则显示出明显的应力松弛平台，且随着冲击速度的增加，这个平台变得更加显著。动态峰值应力和临界应变随着冲击速度的提高而增加。 在静态压缩实验后，观察到弱风化花岗岩的静力学特性变化：随着冲击次数的增加，裂纹压密阶段的时间延长，弹性阶段的时间缩短。关键的力学参数，如裂纹起裂应力σci、裂纹损伤应力σcd以及单轴抗压峰值强度σf都呈现下降趋势，而临界应变则逐渐增大。这表明岩石的强度和稳定性在循环冲击下会逐渐降低。 此外，研究还关注了岩石的孔隙结构。试件中包含小、中、大三种类型的孔隙，循环冲击使得中等孔隙的占比增加，而小型和大型孔隙占比相对稳定。有效孔隙度整体上呈现增加的趋势，特别是在首次冲击后，这种变化尤为明显。最终，研究发现弱风化花岗岩在经过三次冲击后，渗透系数达到最大值，其长期强度下降了大约13%。 这些发现对于理解弱风化花岗岩在受爆炸冲击载荷后的行为及其在矿体溶浸过程中的渗透性改善具有重要意义。这对于稀土矿的开采和资源利用提供了理论依据和技术支持，同时也为类似地质条件下的工程实践提供了参考。