爆破载荷下大理岩微晶损伤的XRD晶格参数响应与演变机制

摘要

为研究爆炸冲击载荷对大理岩的微观损伤特性，进行不同装药量下的大理岩爆破试验，通过X射线衍射技术和图像处理技术分析爆破作用前后大理岩试样的微晶结构，根据矿物组分的差异预测裂纹起裂位置及扩展方向，统计微晶结构参数并探讨爆炸冲击载荷对大理岩结构的微观影响机制。研究结果表明：大理岩矿物成分中方解石和石英矿物的衍射峰与大理岩具有比较高的重合性，方镁石对大理岩衍射峰的影响最小；爆炸冲击载荷的增大破坏了大理岩矿物的晶体分布，晶格间距略微减小，微晶结构更加紧密；冲击作用前衍射峰强度整体较大，衍射峰强度差异明显，冲击作用后其他较强衍射峰更加均匀，与最强峰之间的差值逐渐缩小；在方镁石相对含量较大的位置更容易发生拉伸破坏，产生的应力集中导致微小裂隙与孔洞的出现，影响爆破裂纹的起裂及扩展方向；微晶结构中衍射角存在1个相对稳定的极限阈值，当衍射角的大小靠近该阈值时，爆炸冲击载荷对衍射角的影响作用逐渐减小，冲击载荷对大理岩中方解石半峰宽的影响最大。研究成果将为爆破作用下岩石损伤破坏、爆破工程稳定性评估等工作提供理论依据。

关键词

爆破载荷 / 晶相分析 / 爆破损伤 / X射线衍射 / 微晶结构参数