[發(fā)明專利]凍土邊坡模型制作及凍土邊坡模型定向爆破試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410179108.1
• 申請(qǐng)日: 2014-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN103926127A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔綱強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南城市學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N1/28
• 分類號(hào): G01N1/28;G01N33/24
• 代理公司: 益陽市銀城專利事務(wù)所 43107
• 代理人: 舒斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種土體的定向爆破試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法，具體地說是一種凍土邊坡模型制作及凍土邊坡模型定向爆破試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法，特別是涉及一種可視化凍土邊坡模型制作及凍土邊坡模型定向爆破試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

在巖土工程方面的模型試驗(yàn)中，研究土體內(nèi)部變形規(guī)律和機(jī)理，如控制爆破、沉樁施工過程、基坑開挖過程等，對(duì)探索巖土工程問題本質(zhì)具有重要意義。特別是地球上多年凍土、季節(jié)凍土和短時(shí)凍土區(qū)的面積約占陸地面積的50﹪，其中，多年凍土分布面積3500萬㎞²，約占陸地面積的25﹪。而凍土的工程特性與常規(guī)土的工程特性相差較大，因此，開展對(duì)凍土的工程特性以及構(gòu)建物在凍土區(qū)域的特性研究顯得非常重要。

控制爆破是指對(duì)工程爆破過程中由于炸藥在被爆破對(duì)象的爆炸而產(chǎn)生的飛散物、地震、空氣沖擊波、煙塵、噪音等公害通過一定的技術(shù)手段加以控制的一種的爆破技術(shù)，在工程施工中得到廣泛應(yīng)用。如：定向爆破、預(yù)裂爆破、光面爆破、巖塞爆破、微差控制爆破、拆除爆破、靜態(tài)爆破、拋填爆破、弱松動(dòng)爆破、燃燒劑爆破等。定向爆破是利用炸藥爆炸的作用，把某一地區(qū)的土石方拋擲到指定的地區(qū)，并大致堆積成所需形狀的一種爆破技術(shù),主要用于修壩(水壩或尾礦壩)、筑路（路堤和路基）、平整土地（工業(yè)場(chǎng)地和農(nóng)田建設(shè)）等，對(duì)于勞力缺乏，交通不便以及無施工場(chǎng)地的工點(diǎn)尤為適宜。

專利號(hào)為201110074794.2，發(fā)明名稱為一種用于高含冰凍土試樣的制備方法的專利公開了一種利用常規(guī)設(shè)備制備高含冰凍土試樣的技術(shù)方法，該法可以根據(jù)實(shí)際需要的尺寸制作高含冰人工凍土試樣，基于制配完成的凍土試樣，利用土工測(cè)試儀器對(duì)凍土的工程特性進(jìn)行測(cè)試。

文獻(xiàn)1《凍土爆破漏斗及凍土爆破性的模型試驗(yàn)研究》（馬芹永.?煤炭學(xué)報(bào)，1997，22(3):?288-293.）公開了一套不同溫度下凍結(jié)黏土、砂土的爆破漏斗模型試驗(yàn)方案；文獻(xiàn)2《立井凍土鉆爆法施工爆破參數(shù)初探》（宗琦，楊呂俊.?工程爆破，1999，5(2):?25-29.）、文獻(xiàn)3《立井凍土光面爆破的模型試驗(yàn)研究》（姜玉松.?淮南工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，21(4):?31-34.）公開了一套凍結(jié)砂土掏槽爆破和光面爆破模型試驗(yàn)方案；文獻(xiàn)4《多年凍土和人工凍土的爆破試驗(yàn)與方法研究》（馬芹永.??土木工程學(xué)報(bào)，2004，37(9):?75-78.）綜合介紹了凍土爆破漏斗、掏槽爆破和光面爆破試驗(yàn)的研究進(jìn)展和成果。這些模型試驗(yàn)方案均是基于常規(guī)試驗(yàn)手段，無法有效獲得爆破試驗(yàn)后凍土的具體破裂形態(tài)。而傳統(tǒng)的土體變形測(cè)量方法是在土體內(nèi)部埋設(shè)一系列傳感器，得到某些離散點(diǎn)的位移，但是傳感器容易受外界環(huán)境擾動(dòng)的影響，測(cè)量結(jié)果往往不夠準(zhǔn)確，同時(shí)不能給出土體內(nèi)部連續(xù)變形的整個(gè)位移場(chǎng)。現(xiàn)代數(shù)字圖像技術(shù)也只局限于測(cè)量土體的宏觀或邊界變形，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)土體內(nèi)部變形的可視化；X-射線、γ-射線、計(jì)算機(jī)層析掃描（CAT掃描）及磁共振成像技術(shù)（MRI）雖然可以用來測(cè)量土體內(nèi)部的連續(xù)變形，但昂貴的費(fèi)用限制了這些技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

利用人工合成透明土結(jié)合光學(xué)觀測(cè)和圖像處理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)土體內(nèi)部變形的可視化，其費(fèi)用低廉，操作簡便，可以廣泛應(yīng)用在巖土工程方面的模型試驗(yàn)中，研究土體內(nèi)部規(guī)律和機(jī)理，對(duì)探索巖土工程問題本質(zhì)具有重要意義。其前提是獲得透明度較高，且性質(zhì)與天然土體相似的人工合成透明土。目前，已有采用不同材料來制配透明土，并得到了一些成果。但是，現(xiàn)有技術(shù)資料表明，配制透明土的固體顆粒主要選用石英類材料，其固體顆粒本身的折射率在1.44～1.46之間，選用硼硅玻璃材料，其固體顆粒本身的折射率在1.46～1.48之間，遠(yuǎn)大于水的1.33折射率和冰的1.31折射率。因此，利用現(xiàn)有的配制透明土的固體顆粒無法配制出飽和透明凍土試樣。

含氟聚合物為美國杜邦公司生產(chǎn)的Teflon?AF?1600，折射率1.31，密度2.1g/㎝³～2.3g/㎝³；具有耐高溫、耐低溫、耐化學(xué)腐蝕、無粘性、無毒、無污染、高透明度、低折射率的特性，還具有氣體滲透性結(jié)構(gòu)、疏水性、化學(xué)惰性等特性，與天然土體性質(zhì)的相似性好。Teflon?AF?1600可溶解于氟系溶劑中，可以形成薄膜或熔融壓縮成型；目前，其主要用在涂層、浸漬或制成纖維，制成的液芯波導(dǎo)在吸收、熒光、拉曼光譜分析、氣體傳感器等諸多領(lǐng)域也有運(yùn)用。由于含氟聚合物具有高透明度，折射率與冰相同，因此，可以在配制透明凍土中用作透明固體材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種凍土邊坡模型制作及凍土邊坡模型定向爆破試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法，特別是一種可視化凍土邊坡模型制作及凍土邊坡模型定向爆破試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法。