[發(fā)明專利]模擬沖擊型巖爆的實驗方法

有效

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• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102636398A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設計）人: 何滿潮;楊曉杰;孫曉明
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學（北京）
• 主分類號: G01N3/313
• 分類號: G01N3/313
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權代理有限公司 72003
• 代理人: 闞梓瑄;馮志云

技術領域

本發(fā)明涉及深部礦山工程巖體力學和巖土工程研究領域，特別涉及一種模擬沖擊型巖爆的實驗方法。

背景技術

隨著礦山、水利水電、鐵路(公路)交通隧道等巖土工程向深部發(fā)展，巖爆作為一種深部礦井中一種非常危險的災害現(xiàn)象，其發(fā)生越來越頻繁。巖爆具有突發(fā)性、猛烈性，破壞時彈射出的巖石碎塊攜帶著大量的能量，會對設備和人員造成威脅，嚴重的還會危及生命。

眾所周知，爆破是目前大型水利、隧道、礦山工程、核電工程巖體開挖必不可少的施工手段。炸藥在巖體中爆炸瞬時釋放出大量的爆炸能，產(chǎn)生爆炸沖擊波和應力波，以動載荷的形式作用于周圍巖體，使周圍巖體產(chǎn)生破碎和損傷，甚至發(fā)生巖爆。而目前的有關巖爆的實驗室模擬實驗方法大都是基于靜載荷作用下實施的，未見有在開挖或者爆破等擾動因素作用下的實驗方法。由于深部巖體特有的力學特征，加上目前人類對進入深部巖體的規(guī)律研究時間不久，對于擾動因素作用下的巖爆發(fā)生規(guī)律的認識尚淺。所以在工程開挖、爆破過程中，為了研究巖體在開挖、爆破等擾動因素作用下的情況，本申請發(fā)明人對基于擾動因素作用下的巖爆現(xiàn)象進行實驗室模擬，提出了一種模擬沖擊型巖爆的實驗方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種基于擾動因素作用的模擬沖擊型巖爆的實驗方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明的一種模擬沖擊型巖爆的實驗方法，包括如下步驟：

S1、制作具有貫穿孔洞或者半截孔洞的巖樣試件；

S2、向所述巖樣試件加載三向初始靜載應力，并保載，模擬開挖巷道受靜載應力作用的情況；

S3、向所述巖樣試件加載一向或兩向或三向擾動載荷0.5-10分鐘，觀察巖樣試件的貫穿孔洞或者半截孔洞內(nèi)表面是否有剝落現(xiàn)象，其中的擾動載荷用以模擬開挖、爆破、地震或者機械振動波形；

S4、在所述步驟S3的擾動載荷作用下，如果觀察到孔洞內(nèi)表面出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，繼續(xù)保持S3步驟中的擾動載荷加載狀態(tài)0.5-10分鐘觀察巖樣試件是否進一步被破壞，如果巖樣試件沒有進一步被破壞，則停止載荷擾動加載，并提高向巖樣試件加載的一向或兩向或三向靜載應力值，重復上述步驟S2及以下實驗步驟；如果巖樣試件進入破壞過程，則觀察、記錄該破壞過程，沖擊巖爆實驗結束；

S5、在所述步驟S3的擾動載荷作用下，如果沒有觀察到巖樣試件孔洞內(nèi)表面出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，繼續(xù)保持S3步驟中的擾動載荷加載狀態(tài)2-10分鐘觀察巖樣試件是否出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，如果巖樣試件孔洞內(nèi)表面出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，則重復上述步驟S4及以下實驗步驟；如果巖樣試件孔洞內(nèi)表面沒有出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，則停止擾動加載，并提高向巖樣試件加載的一向或兩向或三向靜載應力值，重復上述步驟S2及以下實驗步驟；如果巖樣試件進入破壞過程則觀察、記錄該破壞過程，沖擊巖爆實驗結束。

本發(fā)明的另一種模擬沖擊型巖爆的實驗方法，包括如下步驟：

S1、制作具有貫穿孔洞或者半截孔洞的巖樣試件；

S2、向所述巖樣試件加載三向初始靜載應力，并保載，模擬開挖巷道受靜載應力作用的情況；

S3、向所述巖樣試件加載一向或兩向或三向擾動載荷0.5-10分鐘，觀察巖樣試件的貫穿孔洞或者半截孔洞內(nèi)表面是否有剝落現(xiàn)象，其中的擾動載荷用以模擬開挖、爆破、地震或者機械振動波形；

S4、在所述步驟S3的擾動載荷作用下，如果觀察到孔洞內(nèi)表面出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，繼續(xù)保持S3步驟中的擾動載荷加載狀態(tài)0.5-10分鐘觀察巖樣試件是否進一步被破壞，如果巖樣試件沒有進一步被破壞，則停止載荷擾動加載，并提高一向或兩向或三向擾動載荷的強度值，重復上述步驟S3及以下實驗步驟；如果巖樣試件進入破壞過程，則觀察、記錄該破壞過程，沖擊巖爆實驗結束；

S5、在所述步驟S3的擾動載荷作用下，如果沒有觀察到巖樣試件孔洞內(nèi)表面表面出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，繼續(xù)保持S3步驟中的擾動載荷加載狀態(tài)2-10分鐘觀察巖樣試件是否出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，如果巖樣試件孔洞內(nèi)表面出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，則重復上述步驟S4及以下實驗步驟；如果巖樣試件孔洞內(nèi)表面沒有出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，則停止擾動加載，并提高一向或兩向或三向擾動載荷的強度值，重復上述步驟S3及以下實驗步驟；如果巖樣試件進入破壞過程則觀察、記錄該破壞過程，沖擊巖爆實驗結束。

進一步地，上述模擬沖擊型巖爆的實驗方法中：

所述步驟S1中，巖樣試件取自于擬開挖現(xiàn)場處的巖體。