[實用新型]一種用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的爆炸載荷模擬發(fā)生器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201620025362.0
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN205317604U
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王明洋;李杰;王源;黃建偉;隨亞光;馬林建;邱艷宇;范鵬賢;王德榮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍理工大學(xué)
• 主分類號: G01N3/36
• 分類號: G01N3/36
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 吳靜安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及受力狀態(tài)的模擬裝置，尤其涉及一種用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的爆 炸載荷模擬發(fā)生器。

背景技術(shù)

當前我國交通、水利水電、能源、礦山和軍事防護都有涉及深部地下工程的問題， 而深部巖體賦存在高應(yīng)力環(huán)境中，在施工開挖卸荷擾動和爆炸地沖擊擾動作用下，存在可 能發(fā)生分區(qū)破裂、大變形、巖爆、工程性地震等災(zāi)害的風險。因此為防范上述災(zāi)害發(fā)生，國內(nèi) 外相關(guān)學(xué)者專家都在對深部巖體工程進行深入研究，模擬深部巖體受力狀態(tài)。但目前的模 擬僅限于高地應(yīng)力模擬，略或高地應(yīng)力和開挖擾動的模擬，未見能全部實現(xiàn)高地應(yīng)力、開挖 擾動和爆炸擾動（一高兩擾動）的模擬裝置。

淺埋或者地下爆炸后，爆炸載荷經(jīng)過巖土介質(zhì)向爆炸遠區(qū)傳播，經(jīng)過不斷衰減后， 深部巖土承受的爆炸載荷峰值大大降低，載荷作用時間也大大增加。近年來，基于相似理論 的相似模擬材料常常被用來模擬真實巖體結(jié)構(gòu)，為實驗室內(nèi)模擬大規(guī)模地下爆炸提供了可 能。按照相似比尺縮比后，爆炸載荷強度進一步降低，可近似的等效為三角形脈沖，如按照 1:100的比尺模擬研究0~100ktTNT當量爆炸在地下0~2000m深處產(chǎn)生的爆炸地沖擊擾動，所 需的模擬載荷為：峰值0~3MPa、上升時間2.5~10ms、下降時間為上升時間的2倍5~20ms。該等 效載荷的特點是峰值低、脈寬長，使用化學(xué)爆炸方法難以準確獲得。同時在室內(nèi)使用化學(xué)爆 炸具有較大的危險性，因此急需探索安全可靠的爆炸載荷模擬裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能實現(xiàn)高地應(yīng)力、開挖擾動和爆炸擾動模擬的一種模 擬深部巖體受力狀態(tài)的加載裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的用于模擬深部巖體受力狀態(tài)的爆炸載荷模擬發(fā)生器， 設(shè)于巖體受力試驗承載架上，所述爆炸載荷模擬發(fā)生器包括加載單元和卸載單元；加載單 元包括活塞和設(shè)有進氣口和卸氣口的油缸，所述活塞滑動設(shè)置在油缸內(nèi)；所述卸載單元包 括側(cè)壁設(shè)有卸載孔的缸筒、卸載活塞以及調(diào)節(jié)彈簧，所述缸筒一端與卸氣口對接，所述卸載 活塞滑動地設(shè)于缸筒中，并通過調(diào)節(jié)彈簧與缸筒的另一端相接，當調(diào)節(jié)彈簧處于自由狀態(tài) 時卸載活塞的周側(cè)封堵所述卸載孔；加載單元通過向進氣口注入高壓空氣，推動活塞擠壓 油液，卸載單元在油缸內(nèi)氣壓升高時，通過被高壓氣體推擠的卸載活塞打開卸載孔形成通 路排出氣體，當氣壓降低時，卸載活塞在調(diào)節(jié)彈簧的作用下復(fù)位封堵卸載孔，所述爆炸載荷 模擬發(fā)生器設(shè)置在所述承載架的頂板或側(cè)板上。

所述爆炸載荷模擬發(fā)生器的進一步設(shè)計在于，所述加載單元還包括螺母，所述活 塞的活塞桿伸出所述油缸外旋接所述螺母，使活塞的行程限定在螺母與油缸之間的間距之 間，所述油缸的活塞端與所述頂板或側(cè)板上的連接孔連通。

所述爆炸載荷模擬發(fā)生器的進一步設(shè)計在于，還所述卸載單元還包括一定位套， 所述缸筒沿軸向依次設(shè)有相互連通的調(diào)節(jié)活塞腔、卸載活塞腔和定位套腔，且卸載活塞腔 設(shè)有卸載孔，所述調(diào)節(jié)活塞腔的開口端連接在所述油缸的卸氣口上，調(diào)節(jié)活塞、卸載活塞和 定位套分別對應(yīng)地置于調(diào)節(jié)活塞腔、卸載活塞腔和定位套腔中，且調(diào)節(jié)活塞的活塞桿伸入 到卸載活塞腔與卸載活塞連接，調(diào)節(jié)彈簧穿套在卸載活塞的活塞桿上，并將卸載活塞壓向 調(diào)節(jié)活塞腔和卸載活塞腔之間的連通孔，卸載活塞連接的活塞桿伸入到定位套腔中，與該 腔中的定位套連接。

所述爆炸載荷模擬發(fā)生器的進一步設(shè)計在于，還包括一個用于定位定位套的定位 單元，定位單元包括定位銷與定位彈簧，定位套腔的腔壁上設(shè)有銷釘孔，定位銷置于銷釘孔 中，定位彈簧穿套在定位銷上，并將定位銷一端壓觸在定位套外圓周側(cè)面上，在卸載活塞帶 動定位套軸向移動而使定位孔移動至定位銷位置時，定位銷嵌入該定位孔中，而使卸載活 塞軸向定位。

所述爆炸載荷模擬發(fā)生器的進一步設(shè)計在于，所述缸筒由相互連接的第一缸筒和 第二缸筒組成。

所述爆炸載荷模擬發(fā)生器的進一步設(shè)計在于，所述第一缸筒的內(nèi)腔沿軸向設(shè)有相 互連通的所述調(diào)節(jié)活塞腔和第一卸載活塞腔，且所述卸載孔設(shè)置在第一卸載活塞腔的腔壁 上。

所述爆炸載荷模擬發(fā)生器的進一步設(shè)計在于，所述第二缸筒的內(nèi)腔沿軸向設(shè)有相 互連通的第二卸載活塞腔和所述定位套腔。

所述爆炸載荷模擬發(fā)生器的進一步設(shè)計在于，第一卸載活塞腔和第二卸載活塞腔 的對應(yīng)端通過螺紋連接使該兩腔相互結(jié)合，形成閉合的所述卸載活塞腔。