机械法掘进地下工程遇到硬岩段时,刀具和设备磨损严重、掘进效率显著降低,采用微波辅助破岩技术对开挖硬岩进行一定程度的处理,可大大提高掘进速度和效率。影响微波辅助破岩效果的因素众多,如岩石矿物颗粒形态、含量、粒径、特性和微波照射方式等。根据当前的认识,矿物形状作为岩石重要特征之一,对微波辅助破岩效果有着重要影响。本文开展岩石矿物颗粒形状对微波辅助破岩影响规律和效果的研究,分析岩石矿物颗粒主要形状特征及其量化描述方法,利用能够模拟微波照射过程中电磁-热-力全耦合的COMSOL有限元分析软件,研究岩石内部矿物颗粒形状特征对微波照射岩石损伤的影响,并创建岩石矿物颗粒形状综合参数定量描述矿物颗粒形状,对微波照射岩石的效果进行预测和评价应用。主要研究内容和成果有:（1）建立了矿物颗粒形状模型,分析了常见造岩矿物颗粒的形状特征和量化描述方法。研究结果表明:矿物颗粒形状特征描述可以从整体形状扁平度特征、轮廓纹理粗糙度特征及尖锐度特征3个方面进行;不同颗粒形状量化参数在描述矿物颗粒形状时具有不同侧重点与优缺点,扁平度、圆度和尖锐度具有较好的形状描述效果,可以应用到数值模拟试验与分析中。（2）利用COMSOL有限元仿真模拟软件,建立了扁平度、圆度和尖锐度岩石矿物颗粒形状分析模型,开展岩矿物颗粒形状特征对微波照射效果影响的研究。试验结果表明:在微波照射1.5kW,相同照射时间下,对于含量相同的试件,其扁平度、圆度和尖锐角形状参数值越小,岩石试件的中心最高温度越低,试件最高温度梯度越大;第一主应力越大,且分布越不均匀;塑性区萌生时刻越早,塑性区发展越快,且面积越大。（3）基于颗粒整体形状扁平度参数和局部曲率特征,提出了定量描述岩石矿物颗粒形状特征的综合参数SF（无量纲）,SF∈(0,1]。包括参数提出的基本思路、建立过程和计算方法、形状综合参数的颗粒形貌可视化对比以及对微波照射岩石塑性区发展面积评价和优势分析。分析结果表明:形状综合参数数值由小到大变化,较好地描述了矿物形状特征为纹理粗糙的扁长形状逐渐到轮廓纹理光滑的圆形形状特征;形状综合参数与塑性区发展面积呈现较好规律性,形状综合参数越小,塑性区面积越大。（4）根据提出的形状综合参数,开展矿物形状综合参数在微波照射岩石弱化效果评价中的应用研究。研究结果表明:当控制矿物颗粒形状为单一变量时,形状综合参数对于微波照射不同试件的弱化效果评价应用呈现较好的映射,矿物颗粒形状综合参数值对微波照射效果的预测评价与数值模拟试验结果相一致,形状综合参数值越小,试件的温度越低,温度梯度值和第一主应力值越大、塑性区发展面积越大,也即单颗粒吸波矿物颗粒形状综合参数越小,岩石试件的微波照射效果更佳。