基于断裂动力学理论的低渗透砂岩型铀矿床爆破增渗细观机理研究

提高低渗透砂岩型铀矿床的渗透性，是高效地浸开采低渗透砂岩型铀资源的关键科学问题之一。为此，申请者提出了"无临空面深层岩体爆破增渗方法"，已实施的研究验证了该方法的可行性和增渗效果，但对爆破增渗的细观机理和规律还需深入研究。本课题以申请者基于断裂动力学理论提出的爆炸荷载下岩石动态破裂细观机理的新认识为基础，利用波动理论、断裂动力学研究爆炸荷载下岩石中微裂纹动态起始扩展和快速传播与止裂，建立既能同时反映爆炸应力波和爆生气体作用，又能反映岩石动态破裂过程中惯性效应的岩石爆破损伤模型。研究损伤积累与渗透率变化之间的关系，建立爆破增渗损伤－渗透率耦合理论模型，开发相应数值模拟模块。通过数值模拟、爆破增渗模型实验及细观实验分析，揭示爆炸荷载下岩石中微裂纹激活数量、扩展范围及连通性的细观机理及规律，为爆破增渗在高效开采低渗透砂岩型铀资源中的应用提供理论基础，并进一步发展和完善岩石爆破理论。

提高低渗透砂岩型铀矿床渗透性，是高效地浸开采低渗透砂岩型铀资源的关键科学问题。为此，申请者提出了提高赋矿岩层渗透性的“无临空面深层岩体爆破增渗方法”，已实施的研究验证了该方法的可行性及增渗效果，但对爆破增渗的细观机理和规律还需深入研究。本课题以申请者基于断裂动力学理论提出的爆炸荷载下岩石动态破裂细观机理的新认识为基础，利用波动理论、断裂动力学研究了爆炸荷载下（爆炸冲击波和爆生气体）岩石中微裂纹动态起始扩展和快速传播的细观机理和规律，构建了能够同时反映爆炸冲击波（应力波）和爆生气体作用以及岩石损伤破裂过程中惯性效应的岩石各向同性爆破损伤模型。依据此模型，建立了损伤积累与渗透率变换之间的关系，构建了爆破增渗损伤－渗透率耦合的理论模型，并开发了相应数值模拟软件，随后通过爆破增渗模型试验和数值模拟研究了不同情况下爆破增渗的效果和规律。最后，提出实际应用中可达到最佳增渗效果的优化爆破增渗工艺参数和初步实施方案，为下一步现场实验和工程示范奠定基础，并进一步发展和完善岩石爆破理论。