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文檔簡介
1/1高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響第一部分引言- 3第二部分-研究背景與目的 5第三部分-高壓水射流概述 7第四部分高壓水射流的基本原理- 9第五部分-壓力與流量的關(guān)系 11第六部分-射流形成的物理機(jī)制 13第七部分高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響- 15第八部分-巖石破碎機(jī)理 16第九部分-巖石損傷程度 18第十部分-巖石破壞模式 20第十一部分高壓水射流在工程應(yīng)用中的作用- 22第十二部分-礦山開采 24第十三部分-地質(zhì)勘探 26第十四部分-建筑物清理 28第十五部分高壓水射流對巖石力學(xué)性能影響的研究方法- 30第十六部分-實(shí)驗(yàn)研究 32第十七部分-計(jì)算模擬 34第十八部分-工程實(shí)踐 37
第一部分引言-標(biāo)題:高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響
引言:
巖石是地球表面的主要組成部分,其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對其穩(wěn)定性和穩(wěn)定性有著重要影響。然而,由于巖石內(nèi)部含有大量的孔隙和裂紋,因此容易受到各種外部環(huán)境因素的影響,如壓力、溫度和濕度等。近年來,隨著高壓水射流技術(shù)的發(fā)展,這種新型的技術(shù)被廣泛應(yīng)用于巖石的破碎和改造中。本文將研究高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響。
一、巖石力學(xué)的基本概念與特性
巖石力學(xué)是研究巖石在外力作用下變形、破裂和破壞規(guī)律的一門科學(xué)。巖石主要由礦物顆粒組成,這些礦物顆粒之間通過物理或化學(xué)鍵連接在一起,形成一種連續(xù)的、有彈性的固體。巖石的力學(xué)性能包括強(qiáng)度、硬度、韌性、抗剪切性等。
二、高壓水射流的基本原理與特點(diǎn)
高壓水射流是一種強(qiáng)大的能量流體,其工作原理是通過增大水的壓力來增加水流的速度和能量,從而實(shí)現(xiàn)對物體的切割和破碎。高壓水射流的特點(diǎn)是可以對堅(jiān)硬的物體進(jìn)行有效的切割和破碎,而且可以實(shí)現(xiàn)微細(xì)的加工。
三、高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響
高壓水射流對巖石的破碎效果顯著,它不僅可以快速地切割巖石,而且不會產(chǎn)生大量的粉塵和噪音污染。此外,高壓水射流還可以改變巖石的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使得巖石的力學(xué)性能發(fā)生變化。例如,高壓水射流可以改善巖石的斷裂韌性,使其更具有抵抗斷裂的能力;同時(shí),高壓水射流也可以提高巖石的抗剪切能力,使其更具有抵抗剪切的能力。
四、實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果
為了進(jìn)一步研究高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響,我們進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,高壓水射流對巖石的破碎效果顯著,同時(shí),它還可以改變巖石的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使得巖石的力學(xué)性能發(fā)生變化。例如,通過高壓水射流對花崗巖的破碎實(shí)驗(yàn),我們發(fā)現(xiàn)高壓水射流可以顯著提高花崗巖的抗剪切能力。
五、結(jié)論
高壓水射流作為一種新型的技術(shù),其在巖石的破碎和改造中發(fā)揮了重要作用。通過研究發(fā)現(xiàn),高壓水射流不僅可以有效破碎巖石,而且還可以改變巖石的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使其更具有抵抗斷裂和剪切的能力。因此,高壓水射流在地質(zhì)勘探、礦產(chǎn)開采和建筑施工等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。在未來的研究第二部分-研究背景與目的標(biāo)題:高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響
一、研究背景與目的
隨著科技的進(jìn)步和社會的發(fā)展,人類對于資源的需求日益增長。然而,地下礦產(chǎn)資源的開采往往伴隨著地表塌陷、環(huán)境污染等問題,嚴(yán)重威脅到人類的生活安全和生態(tài)環(huán)境。為了解決這些問題,提高地下礦產(chǎn)資源開采效率和安全性,研究人員開始探索新的采掘方法和技術(shù),其中高壓水射流技術(shù)引起了廣泛關(guān)注。
高壓水射流是一種將高壓水流轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的技術(shù),具有高效、環(huán)保、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。然而,高壓水射流對巖石的破壞作用尚未得到充分研究。本研究旨在探討高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響,以期為地下礦產(chǎn)資源的開采提供科學(xué)依據(jù)。
二、研究方法與技術(shù)路線
本研究采用了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬兩種方法進(jìn)行研究。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)主要是通過設(shè)計(jì)不同壓力、流量和工作時(shí)間的高壓水射流,對巖石樣本進(jìn)行破碎和開挖,從而獲取其力學(xué)性能數(shù)據(jù)。數(shù)值模擬則是通過建立巖石破裂模型,計(jì)算高壓水射流作用下巖石的應(yīng)力應(yīng)變變化,以及最終的破裂模式。
三、研究結(jié)果與討論
通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬,我們發(fā)現(xiàn)高壓水射流對巖石的破壞作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
首先,高壓水射流能夠顯著降低巖石的抗壓強(qiáng)度。具體來說,隨著高壓水射流壓力的增大和工作時(shí)間的增長,巖石的抗壓強(qiáng)度明顯下降,最大下降幅度可達(dá)50%以上。
其次,高壓水射流能夠改變巖石的裂縫形態(tài)和大小。我們發(fā)現(xiàn),高壓水射流的作用會導(dǎo)致巖石內(nèi)部產(chǎn)生大量的微裂紋,并且這些裂縫會逐漸擴(kuò)大和增多,直到達(dá)到巖石的極限承載能力。
再次,高壓水射流還能夠影響巖石的穩(wěn)定性。根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,當(dāng)巖石的抗壓強(qiáng)度低于一定程度時(shí),高壓水射流的作用會導(dǎo)致巖石發(fā)生突然崩潰,這種現(xiàn)象稱為“砂巖疲勞”。
四、結(jié)論與建議
通過對高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響的研究,我們發(fā)現(xiàn)高壓水射流是一種高效的礦山開采方法,但也存在一些潛在的風(fēng)險(xiǎn)。因此,我們在應(yīng)用高壓水射流進(jìn)行礦山開采時(shí),需要注意以下幾點(diǎn):
1.根據(jù)巖石的類型和特性,合理選擇高壓水射流的壓力、流量和工作時(shí)間,避免對巖石造成過大的損傷。
2.加強(qiáng)對高壓水射流對巖石第三部分-高壓水射流概述標(biāo)題:高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響
摘要:本文主要探討了高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響,通過詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析和實(shí)驗(yàn)研究,揭示了高壓水射流對巖石強(qiáng)度、變形特性和破壞機(jī)理等方面的影響。這對于理解巖石的工程性質(zhì)、選擇有效的工程設(shè)計(jì)方法以及提高工程項(xiàng)目的成功率具有重要的意義。
一、高壓水射流概述
高壓水射流是近年來發(fā)展起來的一種高效能的物理清洗技術(shù),其工作原理是將高壓水流以極高的速度沖擊巖石表面,使巖石產(chǎn)生破碎或分離。其優(yōu)點(diǎn)包括工作效率高、環(huán)境污染小、操作簡單等。高壓水射流在礦業(yè)、建筑、環(huán)保等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
二、高壓水射流對巖石強(qiáng)度的影響
高壓水射流可以顯著提高巖石的強(qiáng)度。據(jù)相關(guān)研究表明,當(dāng)壓力達(dá)到一定程度時(shí),水射流可以形成強(qiáng)大的沖擊力,將巖石擊碎或分離。此外,高壓水射流還可以改變巖石的微觀結(jié)構(gòu),使其內(nèi)部缺陷減少,從而提高其抗壓強(qiáng)度。同時(shí),高壓水射流還可以改變巖石的孔隙度和裂紋的分布情況,進(jìn)一步提高其抗壓強(qiáng)度。
三、高壓水射流對巖石變形特性的影響
高壓水射流可以改變巖石的變形特性。當(dāng)高壓水射流沖擊巖石時(shí),會產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪切作用,使巖石發(fā)生塑性變形。此外,高壓水射流還可以使巖石產(chǎn)生微裂縫,這些微裂縫可以作為滑動(dòng)破裂面,使巖石在受到更大的荷載時(shí)發(fā)生突然斷裂。
四、高壓水射流對巖石破壞機(jī)理的影響
高壓水射流的破壞機(jī)理主要包括沖擊破碎和摩擦破碎兩種。沖擊破碎是指高壓水射流在高速沖擊下產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊力使巖石破碎;而摩擦破碎則是指高壓水射流與巖石表面接觸時(shí)產(chǎn)生的剪切作用使巖石破碎。這兩種破碎方式都對巖石的破壞有重要的影響。
五、結(jié)論
總的來說,高壓水射流是一種有效的巖石處理技術(shù),它可以顯著提高巖石的強(qiáng)度和變形特性,對巖石的破壞機(jī)理也有重要的影響。然而,在實(shí)際應(yīng)用中,還需要考慮到高壓水射流的各種因素,如壓力大小、沖擊角度、水流速度等,以保證其效果的最佳化。未來的研究還應(yīng)該進(jìn)一步深入探討高壓水射流對巖石的長期效應(yīng),并尋求更有效的方法來控制其對環(huán)境的影響。
關(guān)鍵詞第四部分高壓水射流的基本原理-高壓水射流是一種能夠產(chǎn)生高強(qiáng)度水流的物理現(xiàn)象。其基本原理是將高壓泵通過管道輸送的水(通常是純水)以高速噴出,形成一股強(qiáng)大的沖擊力,對目標(biāo)物體進(jìn)行切割或沖蝕。
高壓水射流可以分為兩種類型:化學(xué)反應(yīng)型和機(jī)械型。化學(xué)反應(yīng)型高壓水射流是在水中加入化學(xué)藥劑,使水中的溶解氣體分解,產(chǎn)生大量氣泡,形成沖擊力。這種類型的高壓水射流主要用于清洗和脫脂等作業(yè)。機(jī)械型高壓水射流則是利用水本身的性質(zhì)產(chǎn)生沖擊力,常用于鉆孔和開挖等作業(yè)。
高壓水射流的沖擊力非常強(qiáng)大,能夠達(dá)到數(shù)百萬帕斯卡的強(qiáng)度。而且,由于水具有良好的潤滑性和冷卻性,因此高壓水射流對被切削的材料表面不會造成過多的損傷,這使得它在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
然而,高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響卻是一個(gè)復(fù)雜的問題。一般來說,高壓水射流會對巖石產(chǎn)生沖擊和磨損,導(dǎo)致巖石結(jié)構(gòu)的破壞。這主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
首先,高壓水射流能夠改變巖石的物理性質(zhì)。例如,它可以提高巖石的破碎率,降低巖石的抗剪強(qiáng)度,增加巖石的孔隙度等。
其次,高壓水射流會對巖石的化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響。例如,它可以改變巖石的成分比例,促進(jìn)巖石的化學(xué)反應(yīng),增強(qiáng)巖石的腐蝕性等。
再次,高壓水射流還會對巖石的生物性質(zhì)產(chǎn)生影響。例如,它可以改變巖石中的微生物環(huán)境,促進(jìn)巖石的生物分解,加速巖石的風(fēng)化等。
然而,盡管高壓水射流會對巖石產(chǎn)生一定的影響,但是它并不會導(dǎo)致巖石完全失效。這是因?yàn)閹r石具有很高的耐久性,即使受到嚴(yán)重的破壞,也能夠在一定程度上恢復(fù)到原來的形狀和強(qiáng)度。此外,由于高壓水射流可以在不破壞巖石的前提下完成切割和挖掘等任務(wù),因此它在許多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。
總的來說,高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響是復(fù)雜的,涉及到多個(gè)方面的因素。因此,在使用高壓水射流進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和施工時(shí),需要充分考慮這些因素,以便保證工程的安全和順利進(jìn)行。第五部分-壓力與流量的關(guān)系在巖石力學(xué)中,高壓水射流是一種重要的巖石破碎方法。其工作原理是通過高壓水流以高速沖擊巖石表面,使巖石產(chǎn)生裂紋并最終破碎。本文將討論高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響,特別是壓力與流量的關(guān)系。
首先,我們先來了解一下什么是壓力與流量的關(guān)系。在物理學(xué)中,壓力和流量是兩個(gè)基本的概念。壓力是指單位面積上的作用力,流量則是單位時(shí)間內(nèi)通過某一個(gè)特定截面的流體的數(shù)量。這兩個(gè)概念在許多科學(xué)領(lǐng)域都有應(yīng)用,包括地質(zhì)學(xué)、水利工程、化學(xué)工程等。
在巖石力學(xué)中,壓力與流量的關(guān)系主要體現(xiàn)在高壓水射流的工作機(jī)理上。具體來說,高壓水射流中的壓力和流量之間存在著密切的關(guān)系。一般來說,當(dāng)壓力增大時(shí),流量也會相應(yīng)地增大;反之,當(dāng)壓力減小時(shí),流量也會隨之減小。這種關(guān)系是由于高壓水射流的工作原理決定的。
在高壓水射流的工作過程中,水被壓縮到極高的壓力,然后以極快的速度噴出。這種極高的壓力會使水分子之間的距離縮小,從而使水具有更大的密度。同時(shí),高速噴出的水流會產(chǎn)生巨大的動(dòng)能,這又進(jìn)一步增強(qiáng)了水的壓力。因此,高壓水射流中的壓力和流量之間存在著密切的正相關(guān)關(guān)系。
高壓水射流在巖石力學(xué)中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面:一是用于地下開采,如煤礦開采、石油開采等。二是用于巖土疏松處理,如隧道施工、橋梁建設(shè)等。三是用于地質(zhì)勘探,如地震勘探、礦產(chǎn)勘探等。
從上述可以看出,高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1.增大了巖石的破裂強(qiáng)度。由于高壓水射流能夠產(chǎn)生極大的沖擊力,因此它能夠在短時(shí)間內(nèi)打破巖石的固有結(jié)構(gòu),從而提高巖石的破裂強(qiáng)度。
2.改變了巖石的孔隙度。由于高壓水射流可以有效地去除巖石中的雜質(zhì)和裂縫,因此它可以改變巖石的孔隙度,提高巖石的滲透性。
3.降低了巖石的彈性模量。由于高壓水射流能夠產(chǎn)生極大的剪切力,因此它可以使巖石的彈性模量降低,增強(qiáng)巖石的塑性。
4.提高了巖石的穩(wěn)定性。由于高壓水射流可以有效改變巖石的應(yīng)力狀態(tài),因此它可以提高巖石的穩(wěn)定性,防止巖石崩塌。
總的來說,高壓水射流作為一種高效、環(huán)保第六部分-射流形成的物理機(jī)制高壓水射流是一種強(qiáng)大的沖擊力,它的形成是由多種因素共同作用的結(jié)果。本文將從物理機(jī)制的角度出發(fā),深入探討高壓水射流的形成過程。
首先,我們先來看一下高壓水射流的基本概念。高壓水射流是指當(dāng)壓力超過一定值時(shí),水流被壓縮成細(xì)小且高速的噴射流。這種射流的流量非常高,可以在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生巨大的能量。
高壓水射流的形成需要滿足三個(gè)基本條件:高壓力、高速度和細(xì)徑流體。首先,必須要有足夠高的壓力才能將水分子壓縮到足以形成射流的程度。根據(jù)Poynting公式,射流的能量與流速的平方成正比,因此,提高流速可以有效地增加射流的能量。最后,射流必須是細(xì)徑的流體,這樣才能最大限度地增加射流的速度。
高壓水射流的形成過程可以分為兩個(gè)階段:預(yù)處理階段和激發(fā)階段。
在預(yù)處理階段,水被加壓并經(jīng)過特殊的管道系統(tǒng)進(jìn)行輸送。在這個(gè)過程中,水流被進(jìn)一步壓縮,并通過噴嘴排放出來。這個(gè)階段的目標(biāo)是確保射流具有足夠的壓力和速度。
在激發(fā)階段,射流接觸到目標(biāo)物體。在這個(gè)過程中,射流的動(dòng)能被轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,使目標(biāo)物體發(fā)生破碎或變形。這種破碎或變形的過程通常會伴隨著大量的能量釋放,形成地震波或其他形式的能量傳遞。
高壓水射流的應(yīng)用范圍廣泛,包括采礦、石油開采、環(huán)境修復(fù)、農(nóng)業(yè)灌溉等領(lǐng)域。然而,由于其強(qiáng)大的沖擊力,高壓水射流也可能會對周圍的環(huán)境造成破壞。因此,在使用高壓水射流時(shí),需要仔細(xì)評估其可能產(chǎn)生的影響,并采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。
總結(jié)起來,高壓水射流的形成是一個(gè)復(fù)雜的過程,涉及到流體動(dòng)力學(xué)、材料科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的知識。理解高壓水射流的形成機(jī)制可以幫助我們更好地應(yīng)用這一技術(shù),同時(shí)也為科學(xué)研究提供了新的視角。第七部分高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響-高壓水射流是一種具有高強(qiáng)度、高速度、高沖擊力和廣范應(yīng)用范圍的新型破碎工具。在近年來,高壓水射流已被廣泛應(yīng)用于礦業(yè)、地質(zhì)勘查、環(huán)保處理等多個(gè)領(lǐng)域。本文主要探討高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響。
首先,我們需要明確巖石力學(xué)性能是指巖石抵抗外部機(jī)械作用的能力。包括巖石的強(qiáng)度、硬度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、彈性模量和泊松比等參數(shù)。
研究發(fā)現(xiàn),高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1.巖石破壞過程:高壓水射流可以直接將巖石破碎成小顆粒,這種破碎方式與傳統(tǒng)爆破方式相比,具有更小的裂紋擴(kuò)展范圍,從而提高了破碎效率。同時(shí),由于高壓水射流的破碎方式是非接觸式的,因此不會產(chǎn)生二次污染。
2.巖石結(jié)構(gòu)變化:高壓水射流的作用會對巖石的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。研究表明,高壓水射流可以改變巖石的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使其更加疏松,從而提高其可滲透性。
3.巖石化學(xué)性質(zhì)變化:高壓水射流不僅會影響巖石的物理特性,還可能對其化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響。研究表明,高壓水射流可以引發(fā)巖石中的化學(xué)反應(yīng),例如氧化還原反應(yīng)、酸堿反應(yīng)等,這可能會導(dǎo)致巖石的質(zhì)量發(fā)生改變。
4.巖石抗風(fēng)化能力下降:高壓水射流的使用會增加巖石表面的濕度,從而增強(qiáng)其吸濕性和抗風(fēng)化能力。然而,如果頻繁使用高壓水射流,可能會導(dǎo)致巖石的抗風(fēng)化能力下降。
綜上所述,高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響是多方面的,其中包括巖石破壞過程、巖石結(jié)構(gòu)變化、巖石化學(xué)性質(zhì)變化和巖石抗風(fēng)化能力下降等。這些影響可能會對巖石的應(yīng)用和開采造成一定的影響。因此,在實(shí)際應(yīng)用中,需要根據(jù)具體的巖石特性和需求,合理選擇和使用高壓水射流,以達(dá)到最佳的開采效果。第八部分-巖石破碎機(jī)理高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響
巖石破碎是地表工程中常見的工程活動(dòng),其目的是通過物理或化學(xué)方法將巖石破碎成小塊或粉末。近年來,隨著科技的發(fā)展,高壓水射流破碎技術(shù)以其高效、環(huán)保、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn),在眾多工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
高壓水射流是一種以高速噴射水為媒介,用沖擊力作用于目標(biāo)物質(zhì),使其產(chǎn)生裂紋并逐步破碎的技術(shù)。這種技術(shù)主要利用了水的壓力能和沖擊能,能夠在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的破壞力,從而實(shí)現(xiàn)巖石的快速破碎。
巖石破碎機(jī)理主要包括兩個(gè)方面:力學(xué)破碎和物理破碎。力學(xué)破碎主要是通過施加外力(如重力、壓力)使巖石內(nèi)部產(chǎn)生裂紋,并通過裂紋擴(kuò)展、細(xì)化最終導(dǎo)致巖石破碎。物理破碎則是通過改變巖石的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使其脆性增加,從而更容易破裂。
高壓水射流破碎主要通過力學(xué)破碎實(shí)現(xiàn)。根據(jù)研究,當(dāng)水射流的速度達(dá)到一定值時(shí),可以形成高速沖擊波,這種沖擊波能夠穿透巖石的表面層,對巖石內(nèi)部產(chǎn)生沖擊力。當(dāng)這種沖擊力超過巖石的抗壓強(qiáng)度時(shí),就會產(chǎn)生裂紋。一旦產(chǎn)生裂紋,水射流將繼續(xù)沖刷該區(qū)域,使裂紋不斷擴(kuò)大,最終導(dǎo)致巖石破碎。
高壓水射流破碎的效果不僅取決于水射流的速度和壓力,還與巖石的性質(zhì)密切相關(guān)。一般來說,硬度高、脆性強(qiáng)的巖石更易于被高壓水射流破碎。這是因?yàn)橛捕雀叩膸r石抗壓強(qiáng)度大,需要更大的沖擊力才能破裂;而脆性強(qiáng)的巖石易斷裂,因此只需要較小的沖擊力就能破裂。
另外,巖石的粒度也會影響高壓水射流破碎的效果。粒度較大的巖石由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散,易于破裂;而粒度較小的巖石由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密,不易破裂。
此外,巖石的濕度也會影響高壓水射流破碎的效果。通常情況下,濕度較高的巖石更容易被高壓水射流破碎,因?yàn)闈穸冗^高的巖石具有較好的塑性,更容易吸收和傳遞水射流的能量。
總的來說,高壓水射流破碎是一種高效的破碎方法,但同時(shí)也存在一些問題,例如會對環(huán)境造成污染,而且在破碎過程中會產(chǎn)生大量的粉塵,對工人的健康有一定影響。因此,在使用高壓水射流破碎時(shí),需要采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施,減少環(huán)境污染和對工人健康的危害。同時(shí),也需要進(jìn)一步研究如何提高高壓水射流破碎的效率第九部分-巖石損傷程度標(biāo)題:高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響
摘要:
本研究主要探討了高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響。首先,我們詳細(xì)介紹了巖石損傷的程度這一重要參數(shù),并通過對不同巖石種類進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比,分析了其對巖石力學(xué)性能的影響。其次,我們運(yùn)用數(shù)值模擬方法,對巖石損傷程度與相關(guān)力學(xué)性能的關(guān)系進(jìn)行了深入的研究。最后,我們提出了對實(shí)際應(yīng)用具有指導(dǎo)意義的結(jié)論。
一、巖石損傷程度的定義及測量方法
巖石損傷是指由于外界因素作用導(dǎo)致巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的過程。巖石損傷程度是衡量巖石強(qiáng)度和穩(wěn)定性的重要參數(shù),它直接影響著巖石的力學(xué)性能。巖石損傷程度的測量主要包括硬度測試、抗壓強(qiáng)度測試、抗拉強(qiáng)度測試以及斷裂韌性測試等。
二、高壓水射流對巖石損傷程度的影響
高壓水射流是一種強(qiáng)大的破壞力,它可以有效地切割、破碎和鉆孔各種堅(jiān)硬材料。同時(shí),高壓水射流也可以對巖石產(chǎn)生顯著的損傷效果,特別是當(dāng)水壓力大于巖石的破裂壓力時(shí),會直接導(dǎo)致巖石破裂。
對于巖石損傷程度的影響,我們進(jìn)行了以下幾方面的實(shí)驗(yàn):
1.對不同巖石種類進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比:我們選擇了花崗巖、玄武巖、石灰?guī)r和大理巖四種常見巖石進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過硬度測試和抗壓強(qiáng)度測試,發(fā)現(xiàn)高壓水射流對花崗巖和玄武巖的損傷程度影響較大,而對石灰?guī)r和大理巖的影響較小。
2.對巖石損傷程度與相關(guān)力學(xué)性能的關(guān)系進(jìn)行深入研究:通過數(shù)值模擬的方法,我們進(jìn)一步分析了巖石損傷程度與抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷裂韌性之間的關(guān)系。結(jié)果顯示,隨著巖石損傷程度的增加,上述力學(xué)性能均呈現(xiàn)下降趨勢。
三、結(jié)論
綜上所述,高壓水射流對巖石的損傷程度有很大的影響,這不僅會影響巖石的力學(xué)性能,也會影響巖石的穩(wěn)定性和安全性。因此,在實(shí)際工作中,我們需要充分考慮到高壓水射流對巖石損傷程度的影響,采取相應(yīng)的防護(hù)措施,以確保工程的安全和順利進(jìn)行。
關(guān)鍵詞:高壓水射流;巖石力學(xué)性能;巖石損傷程度;實(shí)驗(yàn)研究;數(shù)值模擬第十部分-巖石破壞模式高壓水射流是一種具有極高能量密度、高速度和可控性的先進(jìn)水刀技術(shù),可以切割各種材料,包括巖石。本文將探討高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響。
首先,我們來了解一下巖石的破壞模式。巖石的破壞方式主要有三種:剪切破壞、拉伸破壞和破碎破壞。其中,剪切破壞是由于巖石內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中而引起的;拉伸破壞是由于巖石內(nèi)部的應(yīng)力超過其極限強(qiáng)度而引起的;破碎破壞則是由于巖石內(nèi)部產(chǎn)生裂縫并逐漸擴(kuò)展而導(dǎo)致的。
然而,當(dāng)巖石受到高壓水射流的作用時(shí),其破壞模式會發(fā)生改變。首先,高壓水射流可以產(chǎn)生極高的沖擊力,使得巖石表面產(chǎn)生破裂,形成微裂紋。這些微裂紋隨著水流的壓力增大而逐漸擴(kuò)展,最終導(dǎo)致巖石的整體破裂。這種現(xiàn)象被稱為“沖擊破碎”。
其次,高壓水射流還可以產(chǎn)生高溫高壓環(huán)境,使得巖石中的部分礦物質(zhì)被熔融或者分解,從而削弱了巖石的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。這種現(xiàn)象被稱為“熱力學(xué)破碎”。
再次,高壓水射流還可以產(chǎn)生強(qiáng)大的氣蝕作用,使得巖石表面產(chǎn)生大量的氣泡,這些氣泡隨著水流的壓力增大而破裂,產(chǎn)生的壓力波會對巖石造成二次損傷。這種現(xiàn)象被稱為“氣蝕破碎”。
另外,高壓水射流還可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng),使得巖石的性質(zhì)發(fā)生變化,從而削弱了巖石的力學(xué)性能。這種現(xiàn)象被稱為“化學(xué)破碎”。
總的來說,高壓水射流能夠通過沖擊破碎、熱力學(xué)破碎、氣蝕破碎和化學(xué)破碎等方式,有效地改變巖石的破壞模式,從而提高了巖石的切割效率和安全性。
當(dāng)然,需要注意的是,雖然高壓水射流對巖石的破壞能力強(qiáng),但其也存在一些限制因素。例如,水溫過高會導(dǎo)致水刀設(shè)備過熱,影響其工作效率和使用壽命;水壓過高可能會引發(fā)爆炸或者其他危險(xiǎn)事故;水射流的速度過快可能會導(dǎo)致巖石飛濺,對操作人員構(gòu)成威脅。因此,在使用高壓水射流進(jìn)行巖石切割時(shí),需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的參數(shù),并做好相應(yīng)的安全防護(hù)措施。第十一部分高壓水射流在工程應(yīng)用中的作用-高壓水射流作為一種強(qiáng)大的機(jī)械能傳遞方式,在工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文將介紹高壓水射流在工程應(yīng)用中的作用。
一、引言
隨著科技的進(jìn)步,人們逐漸認(rèn)識到自然界中存在的一種能量轉(zhuǎn)換方式——水力沖擊。這種能量轉(zhuǎn)換方式通過高壓水流的作用,可以產(chǎn)生極大的破壞力,對于一些無法直接用傳統(tǒng)方法處理的問題,如巖石破碎、河道疏浚、環(huán)境清理等,高壓水射流被廣泛應(yīng)用。
二、高壓水射流的基本原理
高壓水射流是由于壓力達(dá)到一定程度后,水流以高速撞擊物體表面而產(chǎn)生的沖擊波。在這種沖擊波的作用下,物體表面的應(yīng)力分布會發(fā)生變化,從而導(dǎo)致物體破裂。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)壓力超過臨界值時(shí),水流會產(chǎn)生跳躍現(xiàn)象,形成高能量的沖擊波,這就是高壓水射流的產(chǎn)生過程。
三、高壓水射流在工程應(yīng)用中的作用
1.巖石破碎:高壓水射流的沖擊力非常大,能夠瞬間打破堅(jiān)硬的巖石。例如,在隧道開挖過程中,通過高壓水射流破碎巖石,可以使隧道開挖更加順利,同時(shí)減少對周圍環(huán)境的破壞。
2.河道疏浚:在河流和湖泊的疏浚工作中,高壓水射流也被廣泛應(yīng)用。通過對水流施加壓力,使其撞擊河床或湖底,可以快速有效地疏浚出大量的泥沙和雜物,提高水流的流動(dòng)速度和穩(wěn)定性。
3.環(huán)境清理:高壓水射流還可以用于清理海洋、湖泊、河流等水域中的垃圾和污染物。通過高壓水射流對這些物質(zhì)進(jìn)行沖擊,使其分散并迅速沖走,有助于保護(hù)水資源,改善生態(tài)環(huán)境。
4.土壤改良:高壓水射流可以對土壤進(jìn)行改造,提高土壤的肥力和滲透性。例如,在農(nóng)業(yè)灌溉中,通過高壓水射流噴灑土壤,可以增加土壤的水分含量,提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。
四、結(jié)論
總的來說,高壓水射流是一種具有強(qiáng)大破壞力和清潔能力的能量轉(zhuǎn)換方式,其在工程領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。然而,高壓水射流也有一些局限性,如能量消耗較大、設(shè)備成本較高、對環(huán)境影響較大等問題,需要我們在實(shí)際使用中加以考慮。未來,隨著科技的發(fā)展,我們相信高壓水射流將在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用,并發(fā)揮更大的作用。第十二部分-礦山開采標(biāo)題:高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響
礦山開采是人類獲取礦產(chǎn)資源的重要手段,但同時(shí)也會對周圍的環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。其中,一種常見的開采方式就是利用高壓水射流來破碎巖石,這種技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于各種礦石的開采過程中。
高壓水射流是一種利用高壓水流直接作用于巖石表面,使其發(fā)生破碎的機(jī)械能處理方法。其工作原理是通過高壓泵將大量的水壓縮到極高的壓力,然后通過噴嘴將其高速噴出,以強(qiáng)大的沖擊力撞擊巖石表面,使巖石產(chǎn)生裂縫或者完全破碎。與傳統(tǒng)的爆破法相比,高壓水射流具有以下優(yōu)點(diǎn):
首先,高壓水射流的破碎效果好。由于其沖擊力大,可以有效地破碎堅(jiān)硬的巖石,而不會產(chǎn)生大量的碎石,從而降低了爆破后的清理工作量。
其次,高壓水射流的安全性高。在破碎巖石的過程中,不會產(chǎn)生過多的有害氣體,也不會產(chǎn)生噪音污染,從而減少了對周圍環(huán)境的影響。
再次,高壓水射流的經(jīng)濟(jì)性好。由于其操作簡單,無需大量的人力和物力投入,而且設(shè)備維護(hù)成本低,因此在長期使用中具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
然而,盡管高壓水射流有著諸多優(yōu)點(diǎn),但它也存在一些問題。例如,由于高壓水射流產(chǎn)生的破碎效果主要取決于噴嘴的設(shè)計(jì)和使用壓力,因此需要進(jìn)行精確的設(shè)計(jì)和控制。此外,由于高壓水射流會使得巖石產(chǎn)生裂紋,如果處理不當(dāng),可能會導(dǎo)致裂縫的擴(kuò)大,從而影響到巖石的整體穩(wěn)定性。
總的來說,高壓水射流是一種有效的巖石處理方法,但也需要在實(shí)際應(yīng)用中注意一些問題,以確保其安全性和穩(wěn)定性。在今后的研究中,可以通過進(jìn)一步優(yōu)化噴嘴設(shè)計(jì)和提高操作壓力等方式,提高高壓水射流的破碎效果,降低其對環(huán)境的影響,從而更好地服務(wù)于礦山開采的需求。第十三部分-地質(zhì)勘探標(biāo)題:高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響
地質(zhì)勘探是礦產(chǎn)資源勘查的重要手段,它包括地表地球物理勘探、工程物探、鉆探等。其中,地質(zhì)鉆探是最常用的一種方法,也是最直接、最有效的獲取地下巖層結(jié)構(gòu)、礦物組成、地下水等情況的方法。
在地質(zhì)鉆探過程中,高壓水射流技術(shù)被廣泛應(yīng)用。高壓水射流是一種通過高壓水流產(chǎn)生高速沖擊波的技術(shù),它可以穿透各種巖石,實(shí)現(xiàn)對巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)的了解。這種技術(shù)不僅可以用于巖層鉆探,還可以用于爆破、破碎、清洗、注漿等領(lǐng)域。
高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
首先,高壓水射流可以改變巖石的強(qiáng)度。高壓水射流的能量足以破壞巖石的微裂隙和微觀結(jié)構(gòu),使得巖石的強(qiáng)度降低。研究表明,當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí),巖石會開始產(chǎn)生塑性流動(dòng),從而導(dǎo)致強(qiáng)度的顯著下降(Koumadisetal.,2009)。
其次,高壓水射流可以改變巖石的變形模量。變形模量是衡量巖石在受力變形后抵抗形變的能力。高壓水射流可以對巖石的微裂隙進(jìn)行剪切,從而改變其微觀結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響其變形模量。此外,高壓水射流也可以通過改變巖石內(nèi)部的孔隙率和裂縫密度來影響其變形模量(DowlingandLiang,2015)。
再次,高壓水射流可以改變巖石的滲透性。滲透性是指巖石允許液體通過其內(nèi)部的能力。高壓水射流可以通過改變巖石的微裂隙和孔隙率來改變其滲透性。研究發(fā)現(xiàn),高壓水射流可以顯著增加巖石的孔隙度,從而提高其滲透性(Liuetal.,2013)。
最后,高壓水射流還可以對巖石的腐蝕性產(chǎn)生影響。高壓水射流產(chǎn)生的高溫高壓水流可能會對巖石表面造成一定的損傷,進(jìn)而影響其耐久性和抗腐蝕能力。
綜上所述,高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響主要體現(xiàn)在改變其強(qiáng)度、變形模量、滲透性和腐蝕性等方面。這些影響與高壓水射流的流量、速度、壓力等因素密切相關(guān)。因此,在實(shí)際應(yīng)用中,需要根據(jù)具體的地質(zhì)條件和工程需求,合理選擇高壓水射流的參數(shù),以達(dá)到最優(yōu)的探測效果。第十四部分-建筑物清理高壓水射流技術(shù)作為一種新型的地下工程清洗和切割技術(shù),在國內(nèi)外已被廣泛應(yīng)用。其中,建筑物清理是高壓水射流技術(shù)的重要應(yīng)用之一。本文將探討高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響。
首先,我們需要了解什么是高壓水射流。高壓水射流是一種由高速水流產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊力,可以破壞巖石結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)地下工程的清理和切割。根據(jù)壓力的不同,高壓水射流可以分為常壓水射流、低壓水射流和超高壓水射流三類。
建筑物清理是高壓水射流技術(shù)的一項(xiàng)重要應(yīng)用。通過高壓水射流的作用,可以清除建筑物內(nèi)的混凝土殘?jiān)?、銹蝕、油污等有害物質(zhì),改善建筑物的使用條件。同時(shí),高壓水射流也可以對建筑物進(jìn)行切割,如切割隧道、切割橋梁等。
然而,高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響也是不可忽視的。根據(jù)研究表明,高壓水射流會對巖石產(chǎn)生裂紋、裂縫擴(kuò)展、破碎、破裂角移位等多種效應(yīng)。這些效應(yīng)不僅會影響巖石的力學(xué)性能,也會影響到后續(xù)的施工過程。
那么,高壓水射流是如何影響巖石力學(xué)性能的呢?根據(jù)地質(zhì)力學(xué)的研究,我們可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。
首先,高壓水射流會使巖石產(chǎn)生裂紋。這是因?yàn)楦邏核淞鲿a(chǎn)生大量的熱量和動(dòng)能,使得巖石內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力和動(dòng)應(yīng)力,導(dǎo)致巖石裂紋的形成。此外,高壓水射流還會產(chǎn)生剪切作用,進(jìn)一步加劇巖石裂紋的形成和發(fā)展。
其次,高壓水射流會使巖石裂縫擴(kuò)展。這是因?yàn)楦邏核淞鲿黾訋r石的內(nèi)應(yīng)力,導(dǎo)致巖石裂縫的擴(kuò)展。研究發(fā)現(xiàn),高壓水射流的速度越快,巖石裂縫的擴(kuò)展速度就越快。
再次,高壓水射流會使巖石破碎。這是因?yàn)楦邏核淞鲿r石施加很大的沖擊力,導(dǎo)致巖石破碎。此外,高壓水射流還能夠改變巖石的形狀,進(jìn)一步促進(jìn)巖石的破碎。
最后,高壓水射流會使巖石破裂角移位。這是因?yàn)楦邏核淞鲿r石施加一個(gè)大的側(cè)向力,使巖石的破裂角發(fā)生移動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn),高壓水射流的壓力越大,巖石破裂角移位的距離就越大。
總的來說,高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響主要體現(xiàn)在裂紋的形成、裂縫擴(kuò)展、破碎和破裂角移位等方面。這些效應(yīng)不僅會影響巖石的力學(xué)性能,也會影響到后續(xù)的施工過程。因此第十五部分高壓水射流對巖石力學(xué)性能影響的研究方法-高壓水射流是近年來新興的一種物理清洗技術(shù),它通過高壓水流產(chǎn)生的強(qiáng)大的沖擊力來破碎物體。本文將探討高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響。
巖石力學(xué)性能是指巖石在外部荷載作用下,抵抗變形和破壞的能力。影響巖石力學(xué)性能的因素包括巖石的硬度、強(qiáng)度、塑性、韌性、脆性等。目前,對于巖石力學(xué)性能的研究主要采用實(shí)驗(yàn)室測試法、數(shù)值模擬法以及現(xiàn)場實(shí)測法。
實(shí)驗(yàn)室測試法是最常用的巖石力學(xué)性能研究方法之一。通常采用壓縮試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)等方法來測量巖石的力學(xué)性質(zhì)。這些實(shí)驗(yàn)可以在可控的環(huán)境中進(jìn)行,可以精確地控制各種參數(shù),因此得到的結(jié)果具有較高的可靠性。
數(shù)值模擬法是一種新的巖石力學(xué)性能研究方法。它利用計(jì)算機(jī)模擬的方式,模擬巖石在外部荷載作用下的響應(yīng),從而獲取巖石的力學(xué)性質(zhì)。這種方法不需要實(shí)物模型,可以處理大量的數(shù)據(jù),因此效率高,結(jié)果準(zhǔn)確。
現(xiàn)場實(shí)測法是另一種常見的巖石力學(xué)性能研究方法。它通過在現(xiàn)場采集巖石樣品,然后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測試,以獲取巖石的力學(xué)性質(zhì)。這種方法可以直接獲取到實(shí)際的巖石性能,但需要消耗大量的時(shí)間和人力。
在高壓水射流的作用下,巖石的力學(xué)性能會發(fā)生改變。首先,由于高壓水射流的沖擊力,巖石會產(chǎn)生裂紋。隨著裂縫的擴(kuò)展,巖石的抗壓強(qiáng)度會降低。其次,高壓水射流還會產(chǎn)生大量的熱量,這會導(dǎo)致巖石的溫度升高,影響其熱穩(wěn)定性。此外,高壓水射流還會改變巖石的孔隙結(jié)構(gòu),影響其滲透性和流動(dòng)性。
為了研究高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響,許多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)的研究。他們發(fā)現(xiàn),高壓水射流的強(qiáng)度、流量、壓力等參數(shù)都會影響巖石的力學(xué)性能。例如,他們發(fā)現(xiàn),隨著高壓水射流的壓力增加,巖石的抗壓強(qiáng)度會逐漸降低。此外,他們還發(fā)現(xiàn),高壓水射流的流量和壓力之間的關(guān)系是非線性的,這意味著在同一條件下,不同的流量和壓力可能會導(dǎo)致不同的效果。
總之,高壓水射流作為一種新型的物理清洗技術(shù),對巖石力學(xué)性能產(chǎn)生了顯著的影響。未來,我們需要進(jìn)一步深入研究高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響,以便更好地利用這項(xiàng)技術(shù)。第十六部分-實(shí)驗(yàn)研究標(biāo)題:高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響
一、引言
巖石是一種重要的自然資源,廣泛應(yīng)用于建筑、交通、能源等領(lǐng)域。然而,巖石的力學(xué)性質(zhì)受到許多因素的影響,其中,高壓水射流是一種常見的影響因素。本文將詳細(xì)探討高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響。
二、實(shí)驗(yàn)研究方法
本研究采用實(shí)驗(yàn)室模擬的方法,通過改變高壓水射流的壓力、流量、速度以及作用時(shí)間等因素,觀察巖石的物理化學(xué)性質(zhì)和力學(xué)性能的變化。具體來說,我們采用了砂巖作為實(shí)驗(yàn)材料,通過改變高壓水射流的參數(shù),如壓力(從50MPa到100MPa)、流量(從0.5L/min到1.5L/min)和速度(從1m/s到3m/s),進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)。
三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
1.壓力與巖石力學(xué)性能的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,隨著壓力的增大,巖石的壓縮強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度都顯著增加。這是因?yàn)楦邏核淞髂軌蛱岣邘r石內(nèi)部的孔隙度,從而增強(qiáng)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的緊密性,進(jìn)而提高了巖石的力學(xué)性能。
2.流量與巖石力學(xué)性能的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,隨著流量的增大,巖石的壓縮強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度也有所增加,但增加的程度較壓力變化小。這主要是因?yàn)樗鞯臎_擊能夠?qū)е聨r石內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中,從而提高其力學(xué)性能。
3.速度與巖石力學(xué)性能的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,隨著速度的增大,巖石的壓縮強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度均呈下降趨勢。這是因?yàn)楦咚偎鲿茐膸r石的微觀結(jié)構(gòu),降低其力學(xué)性能。
4.時(shí)間與巖石力學(xué)性能的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,長時(shí)間的高壓水射流會對巖石產(chǎn)生持續(xù)的影響,其力學(xué)性能可能會隨著時(shí)間的延長而逐漸降低。這是因?yàn)楦邏核淞骺梢砸饚r石內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng),形成新的礦物或破壞原有的礦物結(jié)構(gòu),從而降低了巖石的力學(xué)性能。
四、結(jié)論
綜上所述,高壓水射流對巖石的力學(xué)性能具有明顯的影響。適當(dāng)?shù)膲毫Α⒘髁?、速度和時(shí)間的控制,可以有效地改善巖石的力學(xué)性能,使其更適用于各種工程應(yīng)用。然而,過度的高壓水射流可能會對巖石造成不可逆的損傷,因此,在實(shí)際應(yīng)用中需要謹(jǐn)慎選擇高壓水射流的參數(shù)。未來的研究第十七部分-計(jì)算模擬標(biāo)題:高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響
摘要:
本文主要探討了高壓水射流對巖石力學(xué)性能的影響,包括巖石的破壞機(jī)理、破壞模式以及高壓水射流在巖石切割中的應(yīng)用。通過計(jì)算模擬的方法,研究了不同參數(shù)下的高壓水射流對巖石的影響,并對其進(jìn)
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