赵沁华，赵晓豹*，赵建新，刘汉文，郑彦龙，李建春，何 磊，何举龙，余家旺

1. 南京大学 地球科学与工程学院，南京 210023；2. 东南大学 土木工程学院，南京 211189

1 引言

机械破岩因其机械化程度高，围岩损伤小，施工效率高等优点，于20世纪中在采矿选矿、石材加工、隧道掘进和石油钻井等领域得到了快速发展。但机械破岩也有其局限性，以TBM隧道掘进为例，当其面对强度较大的岩石（特别是岩石单轴抗压强度在200 MPa以上）时，机械切削破碎将变得极为困难，不仅破岩效率低下，而且刀具损耗严重，最终导致施工成本增加，工期延长甚至停工（Liu and Liang, 2000）。许多学者对一些新型破岩或辅助破岩的方法进行了尝试，如水射流法、微波法、激光法、热熔法、火花放电法和化学破碎法等（张宗贤，1995；赵秉成等，2010），其中以微波法的研究应用较为深入、且发展较快，部分学者提出了“微波辅助机械破岩”的概念方法（全绍辉，2011）。

微波是指频率在300～300 GHz范围内的电磁波，其波谱处于无线电波与红外线之间。自1936年美国取得波导传输试验成功后，微波技术在广播、通信、电视和遥感等领域逐渐得到广泛应用（杨瑞昆，2006）。而在微波的使用过程中，一些学者发现微波会引起热效应，于是开始对微波加热技术进行研究（王家万和王亚夫，2012）。当电介质在微波照射作用下，介质中的偶极子随着电磁场的高频交变产生每秒高达数亿次的摆动（微波加热设备常用的频率为915 MHz和2.45 GHz）。由于必须克服分子原有的热运动和分子间相互作用的干扰及阻碍，而产生激烈的摩擦，从而使微波能转化为介质的热能，宏观表现为介质温度的升高。……