[發明專利]一種模擬爆破開挖對邊坡影響的試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201810177417.3
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108331042B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 何理;鐘冬望;黃雄;宋琨;李琳娜;司劍峰;涂圣武
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 武漢泰山北斗專利代理事務所(特殊普通合伙) 42250
• 代理人: 程千慧

本發明提供一種模擬爆破開挖對邊坡影響的試驗裝置及試驗方法，所述試驗裝置包括模擬邊坡模型，模擬邊坡模型在高度方向上具有多個臺階子坡，在模擬邊坡模型的最底部的臺階子坡的臺階面上布設有多個炮孔，每一個炮孔內填裝有炸藥包，每一個炸藥包均通過數碼電子雷管與起爆裝置連接；為模擬邊坡模型還布置有預應力加載試驗裝置和量測裝置。通過本發明，可有效監測巖質邊坡時空損傷及位移形變的演化特性與規律，為研究巖質邊坡時空損傷和位移形變演化機理、動力失穩機制及其災變預警方法提供試驗資料，為特定巖質高陡邊坡爆破開挖工程的安全、順利實施提供科學依據。

技術領域

本發明涉及爆破技術領域，更具體地，涉及一種模擬爆破開挖對邊坡影響的試驗裝置及試驗方法。

背景技術

隨著國民經濟建設的繁榮與發展，各類巖土工程日漸增多，由此衍生出大量人工高陡邊坡，爆破開挖效應對巖質高陡邊坡損傷累積及其穩定性的影響問題日益突出，人工維護邊坡穩定的難度與費用越來越大。

邊坡穩定是露天安全生產的前提，施工過程中，邊坡一旦失穩發生滑坡，將產生不可估量的后果。加強爆破荷載作用下巖質邊坡的損傷演化與振動特性研究，探尋巖體動力失穩破壞機制，對我國經濟建設持續發展具有重要意義，已成為爆破工程界與巖石力學界亟待解決的重要研究課題之一。

其中，邊坡損傷與振動特性實驗研究是驗證理論分析結果的重要依據。現階段，針對巖質邊坡損傷與振動特性實驗研究主要有現場測試和室內試驗兩種，前者雖不需要對工程邊坡做各種等效簡化工作，但存在實驗周期長、測試強度大、成本高、影響實際生產等缺點；而后者可將工程實際問題的分析與處理工作轉移到室內進行，通過相似模型試驗的方式大大降低了工作強度，減小了實驗成本，然而迄今得到的邊坡損傷與振動特性相關的模型試驗研究成果大多只是考慮單一或較少影響因素，綜合考慮工程邊坡地質賦存環境、幾何尺寸、物理力學特性與實際開挖爆破參數等因素，系統研究循環開挖爆破荷載作用下巖質邊坡動力響應機理的相似模型試驗方法尚未建立。因此，加強巖質邊坡穩定性相關的原創性模型試驗方法研究，充分考慮邊坡相似模型試驗研究的各種影響變量，促進試驗研究成果有效指導邊坡爆破開挖工程實踐，具有重大的理論與工程實際意義。

發明內容

本發明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種模擬爆破開挖對邊坡影響的試驗裝置及試驗方法。

根據本發明的一個方面，提供一種模擬爆破開挖對邊坡影響的試驗裝置，所述試驗裝置包括模擬邊坡模型，所述模擬邊坡模型在高度方向上具有多個臺階子坡，在所述模擬邊坡模型的最底部的臺階子坡的臺階面上布設有多個炮孔，每一個所述炮孔內填裝有炸藥包，每一個所述炸藥包均通過數碼電子雷管與起爆裝置連接；

為所述模擬邊坡模型還布置有預應力加載試驗裝置和量測裝置，其中，所述預應力加載試驗裝置用于向所述模擬邊坡模型施加預應力，所述量測裝置用于對所述模擬邊坡模型進行爆破實驗時的響應變量進行量測。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以作如下改進。

進一步的，所述模擬邊坡模型的臺階子坡的數量為3-7個，每一個所述臺階子坡的坡面角度為45°-70°；以及，所述多個炮孔在所述模擬邊坡模型的最底部的臺階子坡的臺階面上呈梅花形布置。

進一步的，在所述模擬邊坡模型最底部的臺階子坡的四周側面均布置有所述預應力加載試驗裝置，對于所述臺階子坡的每一個側面，所述預應力加載試驗裝置包括一個橡膠墊片、一個槽鋼擋板，多個千斤頂墊片和與所述千斤頂墊片數量相同的多個千斤頂，在所述臺階子坡的每一個側面由內向外鋪設有橡膠墊片和槽鋼擋板，每一個所述千斤頂通過一個對應的千斤頂墊片設置于所述槽鋼擋板的外側，通過所述千斤頂為所述臺階子坡的側面施加預應力。

進一步的，在所述模擬邊坡模型的兩側面上涂有等間距的系列水平線和等間距的系列垂直線，將所述模擬邊坡模型整體劃分為多個空間網格巖體。

進一步的，所述量測裝置包括加速度采集模塊、攝影模塊和聲波測量模塊；