增压式脉冲水射流因其可对硬岩产生良好的破坏效果，在辅助滚刀破碎硬岩方面具有一定的应用潜力。为进一步揭示两种典型工况条件下增压式脉冲水射流(PPWJ)冲击花岗岩破坏机制，明确初始压力、驱动压力、靶距和冲击时间等关键参数对PPWJ破岩结果的影响趋势，开展两种典型工况(工况Ⅰ：增压腔有初始压力；工况Ⅱ：增压腔无初始压力)条件下PPWJ冲击花岗岩破坏实验，并对破岩结果进行CT(Computed Tomography)扫描、三维重构以及断裂面SEM(scanning electron microscope)分析。研究结果表明：①工况Ⅰ时PPWJ对花岗岩冲击破坏以“孔眼”为主，射流轴向剪切冲击作用致使花岗岩产生初始“孔眼”破坏直至冲蚀停滞，极小部分射流通过“孔眼”周围原生微裂隙发生小范围水楔涨裂破坏，此时PPWJ对岩体以穿晶破坏为主；②工况Ⅱ时PPWJ对花岗冲击破坏以“起裂坑”为主，射流脉冲尖端冲击花岗岩时产生的拉伸应力波在岩体内产生拉伸微裂隙，射流沿轴向剪切作用产生的初始“孔眼”进入拉伸微裂隙，流体依靠水楔张力向结晶弱面扩展，此时PPWJ对岩体以沿晶破坏和穿晶破坏为主；③初始压力是两种典型工况的区分点，工况Ⅱ无初始压力时对花岗岩破坏效果更佳；④随着驱动压力的提升，花岗岩破坏效果逐步提升，但增益有限；⑤冲击时间60 s时PPWJ已对岩体产生可观破坏；⑥PPWJ最优无量纲冲击靶距约为400，远远大于常规水射流；⑦PPWJ在工况Ⅱ时对花岗岩的综合破坏能力远大于工况Ⅰ。研究结果为硬岩的高效破碎提供了一种解决方案。

1 前言
2. 增压式脉冲水射流生成机制
2.1 工作原理
2.2 增压式脉冲水射流压力调制特性与射流特性
3. 实验设计与流程
3.1 实验装备
3.2 岩样与喷嘴
3.3 实验流程
3.4 评估方法
3.5 实验不确定度
4. 实验结果与分析
4.1 冲击后花岗岩宏观破坏
4.2 冲击后花岗岩细观损伤
4.3 冲击后花岗岩破裂面典型微观形貌特征
4.4 冲击花岗岩损伤破裂机制
4.5 关键冲击参数对花岗岩破坏效果的影响规律
5. 结论

张洋凯,汤积仁,葛兆龙,等.增压式脉冲水射流冲击花岗岩破坏机制的实验研究[J/OL].煤炭学报,1-18[2024-12-05].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.0832.