激光辅助滚刀破岩模型

破岩效率3倍

热致晶界微裂纹改变破岩模式,使滚刀荷载沿微裂纹传播,将破碎方式从密实核剪切转变为岩块剥落,实现协同破岩。

Ma, Zhengkuo · Zhang, Chunshun · 姜清辉

Tunnelling and Underground Space Technology 2026

参数信息

破碎体积提升倍数
3.54 ×
损伤率提升倍数
3.67 ×
平均滚动/法向力降幅
15.7%/24.4% %
最小比能
2.67 J/mm³

技术优势

破岩量翻三倍

激光诱导晶界微裂纹,使滚刀荷载沿微裂纹传播,破碎模式从密实核剪切转变为岩块剥落,破碎体积大幅提升。

滚动力降一成半

在最优激光参数下,滚刀平均滚动/法向力分别降低15.7%/24.4%,减少刀具磨损和能耗。

比能降至2.67

在最优激光参数下,破碎单位体积岩石所需能量最低,比能降至2.67 J/mm³,提高能量利用效率。

模型已验证

3D数值模型经花岗岩辐照试验验证,能准确重现温度场、热致裂纹和机械破碎的协同过程,可用于参数优化和工程设计。

应用场景