[發明專利]用于研究爆炸應力波相互作用機理的系統及方法

有效

• 申請號: 201610267152.7
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN105788428B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 岳中文;王煦;宋耀;邱鵬;別超軍
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 北京恒創益佳知識產權代理事務所(普通合伙)11556
• 代理人: 柴淑芳

技術領域

本發明涉及斷裂力學研究領域的爆破測試實驗系統，尤其涉及一種研究爆炸應力波相互作用機理的系統及方法。

背景技術

鉆眼爆破、光面爆破、定向斷裂控制爆破技術在露天礦和深部礦井、道路建設、隧道和立井開挖中有著廣泛的應用。但是，目前爆破破巖的具體過程尚未完全弄清。一般認為，巖體內最初形成的裂縫是由爆炸應力波造成的，隨后爆炸氣體滲入裂隙并在靜壓作用下，使應力波造成的裂紋進一步擴展。爆炸是一個極其復雜的過程，爆破過程的瞬態性、破壞性使得觀測到的爆破作用效果往往是在爆炸應力波和爆生氣體綜合作用下形成的，綜合作用的過程是非常復雜和多變的。這給爆破破巖機理的實驗研究帶來了很大難度。

近幾年來，隨著科學技術的不斷進步，一些科研工作者通過先進的實驗設備如高速攝影儀等對爆炸應力波及其相互影響規律進行了一些研究并研究取得了一定的成果，對實際工程應用具有一定指導意義和實用價值。但是目前國內關于爆炸應力波在裂紋起裂階段的作用效果和爆炸應力波之間相互疊加作用的實驗和研究相對較少。因此，有必要針對爆炸應力波對巖石起裂的作用效果、爆炸應力波之間相互作用的過程和機理等問題進行深入研究，這對工程實踐以及斷裂動力學理論的發展等都具有重要的理論和實際意義。

發明內容

本發明的目的是針對上述問題，提供一種可研究爆炸應力波相互作用機理的系統。該系統可以通過改變炸藥藥包數量、藥包位置、藥包裝藥量、不同藥包起爆時間等因素在實驗試件中同時或先后產生一個或多個爆炸應力波，爆炸應力波的強度可以相同或不同，從而研究爆炸應力波產生時對試件的作用機理、爆炸應力波在試件裂紋起裂時的作用效果、強度相同或不同的爆炸應力波相互疊加作用效果、爆炸應力波中的P波與P波、S波與S波、S波與P波的相互作用機理及規律。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

用于研究爆炸應力波作用機理的系統，所述系統包括支架(12)、炸藥藥包(8)、藥包密封蓋(9)、炸藥(10)、試件(11)、固定螺栓(7)、試件夾具(6)、起爆探針(5)，炸藥藥包(8)為一端封閉的空心圓柱體，里面裝有炸藥，另一端用帶有小圓孔的藥包密封蓋(9)蓋住，起爆探針(5)從所述小圓孔穿過；炸藥藥包(8)的外徑與試件(11)炮孔的內徑相同，高度與試件(11)的厚度相同；炸藥藥包(8)起爆后，在試件(11)上產生爆炸應力波；試件夾具(6)底部固定在支架(12)上，將試件(11)調整到合適的位置并擰緊固定螺栓(7)固定試件(11)；利用延時控制器發出觸發信號控制多通道脈沖點火器，多通道脈沖點火器收到觸發信號后引爆炸藥藥包中的炸藥，通過炸藥爆炸產生爆炸應力波作用于試件；延時控制器同時或先后發出至少兩個觸發信號，控制多通道脈沖點火器同時或先后引爆多個藥包，使試件中同時或先后產生不同爆炸應力波；多通道脈沖點火器接到觸發信號后立即放電，在起爆線連接的起爆探針尖端放電，引爆藥包中的炸藥，產生爆炸應力波。

所述的系統，炸藥藥包的位置和裝藥量可以改變，進而改變爆炸應力波的強度和不同應力波之間的疊加情況。

所述的系統，起爆探針(5)的尖端插入炸藥藥包(8)，末端通過藥包密封蓋(9)的小圓孔伸出；將起爆探針(5)末端與信號線b(4)連接；利用延時控制器(1)發出觸發信號，控制多通道脈沖點火器(3)按照設定的時間放電引爆炸藥藥包(8)。

所述的系統，藥包密封蓋(9)的直徑與炸藥藥包(8)的內徑相同。

所述的系統，如果需要在試件中產生多個爆炸應力波，需要設置相應數量的炸藥藥包(8)以及試件夾具(6)。

所述的系統，延時控制器(1)有多個信號輸出端口，一次能夠自由設置多個延時時間，以μs級的精度控制延時時間。

根據任一所述的系統研究爆炸應力波相互作用機理的方法，包括以下步驟：

首先，用相應數量的信號線連接延時控制器和多通道脈沖點火器，并在多通道脈沖點火器對應的放電通道接上信號線；

然后，根據實驗需要在炸藥藥包中裝入一定量的炸藥，并用漆包線做成起爆探針，將探針尖端插入炸藥中，末端穿過炸藥藥包密封蓋的小圓孔，接著將密封蓋蓋上，以確保探針尖端插入炸藥中，再將裝藥完畢的炸藥藥包放入試件炮孔中；

之后，設置延時控制器各控制通道延時的時間，把試件固定在試件夾具上；

最后，將多通道脈沖點火器放電通道的信號線與起爆探針末端連接，操作延時控制器引爆炸藥。