高压脉冲等离子体碎岩的机理是指水等电介质在高压脉冲放电条件下产生多种物理变化过程,该过程产生的高能量高密度等离子体冲击波具有较大冲击力。自前苏联相关专家发现该技术后,目前在多个领域成为研究的热点。高压脉冲等离子体碎岩系统主要由高功率脉冲装置、等离子体电极、电介质以及相关机械结构构成,作为一种新型的碎岩方法具有碎岩效率高、碎岩能耗小、无环境污染等优点。国外逐步研究高压脉冲等离子体在矿石开采方面应用,但存在破岩效率较低,破碎效果较差,系统不稳定等问题;国内对高压脉冲等离子体碎岩放面研究,整体放电能量小,破碎岩石体积较小,设备研制较粗糙,处于理论研究实验阶段。本文应用高压脉冲等离子体产生冲击力的原理,设计搭建了一套高压脉冲等离子体碎岩系统。设计了新型等离子体电极;选择配比泡沫电介质与水作为电介质,进行了相关冲击压力与液力学计算;对高压脉冲放电回路相关参数变化进行了数学建模分析;优选了高功率脉冲装置,完成了对强度较大岩石的破碎实验。通过分析高压脉冲等离子体放电碎岩的基本原理,对等离子体电极及相关机械结构按照适用性要求进行了设计、建模。并对电极主要受力部件进行了有限元仿真分析。设计了55mm直径、耐压60 k V的新型等离子体电极及相关机械结构。创新性的研究泡沫电介质的应用,根据不同电介质电离特性配比了两种阴阳离子电介质,两种泡沫配比简单,对环境无污染。其次,数值模拟计算了在不同电介质环境下放电冲击压力的变化情况。运用气泡动力学方程分析计算了气泡在放电过程中运动状态。构建了电爆丝电阻物理模型结合电学公式推导出各放电阶段微分方程组,通过MATLAB数值分析软件,分析了回路电感、电阻、电爆丝属性等不同参数对电流波形的影响,为放电参数优选提供理论依据。本文通过调研选择了满足实验要求的高功率脉冲放电装置,最高放电电压可达60 k V,电容量1280μF,具有特定控制系统、可靠性较好。通过设计、加工、选型相关碎岩系统装置,搭建了一套高压脉冲等离子体碎岩系统。通过实验验证了等离子体碎岩相对比于炸药其他碎岩方式无飞石、无烟尘等特点,较成功的破碎了大体积的混凝土、玄武岩及花岗岩。