[發明專利]一種高陡巖體崩塌機制的物理模型試驗系統及方法

有效

• 申請號: 201710453926.X
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107340191B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 賀凱;陳春利;李濱;馮振;王文沛;高楊
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院地質力學研究所;中國地質環境監測院
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32;G01N3/08;G01B11/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 劉強

1.一種高陡巖體崩塌機制的物理模型試驗系統，其特征在于，包括崩塌試驗模型(1)、試驗承臺(2)、人工反力裝置(3)和測試設備(4)；所述崩塌試驗模型(1)放置在試驗承臺(2)上，所述人工反力裝置(3)設置在崩塌試驗模型(1)的上端；所述測試設備(4)包括壓力傳感器(4.1)、激光傳感器(4.2)、聲波換能器(4.3)、聲波測試儀(4.4)和高速攝像機(4.5)；崩塌試驗模型(1)為模擬高陡巖體且高徑比為3:1的長方體，其試驗相似比設為1:50；所述崩塌試驗模型(1)劃分為底部區域(1.1)和上部區域(1.2)兩部分，底部區域(1.1)用以模擬高陡巖體的壓裂潰屈區，上部區域(1.2)用以模擬高陡巖體中上部的自重荷載區；在崩塌試驗模型(1)底部區域(1.1)與試驗承臺(2)結合面、崩塌試驗模型底部區域(1.1)與上部區域(1.2)結合面分別布設壓力傳感器(4.1)；在崩塌試驗模型(1)上方和側面安裝激光傳感器(4.2)；在崩塌試驗模型底部區域(1.1)的中間部位設置聲波換能器(4.3)，所述聲波換能器(4.3)連接聲波測試儀(4.4)用以監測波速變化；在崩塌試驗模型(1)的底部區域(1.1)和上部區域(1.2)分別安裝用以監測崩塌試驗模型(1)崩塌失穩的動態全過程的高速攝像機(4.5)；根據測試工況，分別采用不同的規則塊體來組合為模擬巖體的崩塌試驗模型(1)，通過調整塊體大小、強度以及組合方式模擬高陡巖體上強下弱的強度差異及自然界中巖體內部節理裂隙的差異分布；不同的規則塊體包括長方體、正方體和三棱柱；所述崩塌試驗模型(1)包括一組水平層理、一組垂直節理、一組45°斜節理或一組45°/135°共軛節理；在試驗前、加載過程中和失穩臨界狀態三個重點受力階段分別對崩塌試驗模型(1)底部區域(1.1)開展超聲直達波聲波測試，測試位置設在底部區域(1.1)的中間部位，獲取底部區域(1.1)關鍵部位的波速變化數據，以反演模型的物理力學性態；在崩塌試驗模型(1)上方設置人工反力裝置(3)，通過試驗承臺逐級加載，直至崩塌試驗模型發生失穩破壞。

2.根據權利要求1所述的高陡巖體崩塌機制的物理模型試驗系統，其特征在于，在崩塌試驗模型(1)的上端，于崩塌試驗模型(1)和人工反力裝置(3)之間設置有剛性墊板(5)。

3.根據權利要求1所述的高陡巖體崩塌機制的物理模型試驗系統，其特征在于，所述崩塌試驗模型(1)的長×寬×高尺寸為1m×1m×3m。

4.根據權利要求1所述的高陡巖體崩塌機制的物理模型試驗系統，其特征在于，所述底部區域(1.1)長×寬×高尺寸為1m×1m×0.5m；所述上部區域(1.2)長×寬×高尺寸為1m×1m×2.5m。