摘要： 鉴于井下酸碱度差异与硬岩截割存在技术瓶颈的工程实际,研究酸碱度对微波辅助破岩技术的影响规律具有重要的理论价值与实践意义。对坚硬石英砂岩开展不同酸碱度(pH=3～11)在恒定功率(1.4 kW)、恒定时间(300 s)下的升温损伤试验,实时监测表面温升过程,运用对比方法分析辐射前后纵波波速、抗拉强度及细微观裂纹变化情况。结果表明:微波辐射导致含水石英砂岩表面出现局部高温区域,随着辐射时间的增加,高温区域逐渐向边缘扩散,最终呈现相对均匀的空间分布;偏酸性和偏碱性溶液预处理后均会降低石英岩石的抗拉强度,且在pH值为4和11时呈现最大弱化率,在酸性条件下,弱化效果随酸性增强而先增强后减弱,在pH=4时表现最佳,在碱性条件下,弱化效果随碱性增强而增强;纵波波速表征的损伤因子呈“W”形变化趋势,随着溶液酸性的增加,砂岩损伤因子呈先迅速上升后缓慢下降趋势,在pH=4时达到峰值,碱性状态下,损伤因子随碱性增强而增加,在pH=10时出现峰值,然后下降;通过细微观检测发现,随着溶液酸、碱性增强,石英砂岩表面裂纹扩展、内部孔隙增大,微波辐射后,石英砂岩在整个劈裂过程中,有多数能量在0.25σt～0.55σt阶段被释放,这是决定酸碱度对石英砂岩微波辐射后强度弱化的主要因素。研究成果为硬岩微波辅助破岩提供了新思路。

关键词: 石英砂岩, 微波辐射, 酸碱度, 升温损伤, 抗拉强度

中图分类号: 

• TD 353