单齿冲击作用下破岩机制分析

研究牙齿冲击下破岩机制是提高冲旋破岩效率的理论基础，目前对牙齿低速冲击下的岩石力学研究主要集中在仿真和试验，因此，有必要研究牙齿低速冲击下的破岩机制。首先分析了单齿冲击下岩石破碎坑的形貌，提出了分区建立物理模型和力学模型。考虑到单齿冲击的低速条件和岩石围压效应，得到修正的球形空腔膨胀理论，推导了岩石破碎坑的密实区、开裂区、弹性区3个区域的应力与位移解析解。利用matlab对各区域解析解进行数值求解，得到了围压、质点运动速度以及岩石物理性质参数等对破碎坑各区域无量纲应力和位移变化的影响，采用仿真试验验证结果的正确性。该模型不仅解释了岩石破碎坑的形成，而且也提供了一种分析牙齿冲击破岩力学模型。