高能激光辐照参数对岩石穿孔特性影响及效能分析

摘要

为探究激光参数对破岩效果的影响，开展激光辐照岩石穿孔效应研究。借助MATLAB软件获取熔蚀坑孔洞周围热裂纹宏观拓展形貌，揭示激光破岩参数对岩石热裂解特性影响。分析激光耗能与熔蚀坑孔洞体积间的定量关系，阐明激光参数对穿孔比能、切口比能和钻进速度的影响规律。结果表明：激光辐照岩石过程中首先在辐照点周围生成熔蚀坑孔洞，随后孔洞周围的热致微裂纹扩展发育形成辐射性宏观热裂纹；随着激光功率和辐照时间的增加，岩石热裂纹累积总面积及累积总长度增加，熔蚀坑孔洞体积也逐渐增大；兼顾熔蚀坑孔洞体积、宏观热裂纹形成条件以及破岩效能，建议激光功率不小于4 kW,同时辐照时间不超过5 s。

关键词

热裂纹 / 熔蚀坑孔洞 / 比能 / 切口比能 / 钻进速度