[發(fā)明專利]預制結構面混凝土單孔爆破試驗裝置和試驗方法

在審

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• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110926970A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設計）人: 楊幼江;朱禧;高博;余軍;余紅安;羅學東;蔣楠
• 申請（專利權）人: 中交第二公路勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N3/313
• 分類號: G01N3/313;G01N3/06;G01B11/16;G01B7/16
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 金慧君

本發(fā)明提供一種預制結構面混凝土單孔爆破試驗裝置和試驗方法，試驗方法包括用相似材料制備混凝土試件，在混凝土試件鉆孔以形成爆破孔，并在混凝土試件上預制結構面，將所述CO₂相變致裂器的泄能頭放入所述爆破孔內；對混凝土試件施加徑向壓力和軸向壓力；在結構面的端部設置應變監(jiān)測點；高速數字相機與起爆器同步連接，同時觸發(fā)拍攝，持續(xù)采集爆破過程中混凝土試件表面的圖像信息；利用數字圖像相關方法記錄觀測區(qū)內混凝土試件表面的位移場和應變場。本發(fā)明提出的技術方案的有益效果是：可獲得SC?CO₂相變氣?動作用下預制結構面混凝土裂紋擴展行為及運動裂紋的位移場和應變場變化特征，揭示SC?CO₂相變氣?動作用下預制結構面混凝土裂紋擴展規(guī)律。

技術領域

本發(fā)明涉及爆破工程技術領域，尤其涉及一種預制結構面混凝土單孔爆破試驗裝置和試驗方法。

背景技術

炸藥爆破作為高效的開挖破巖手段，廣泛應用于世界各國工程建設領域中。但是，炸藥爆炸因其復雜的物理化學過程、瞬間釋放大量能量等特點，存在著爆破能量不可控、安全隱患高等一系列問題。SC-CO₂相變致裂技術作為一種物理爆破技術，產物為無害、阻燃氣體，且作用過程無火花，其安全環(huán)保性遠優(yōu)于傳統(tǒng)炸藥爆破，且其破巖效率遠遠高于靜態(tài)破碎、水壓致裂。在當前巖土工程領域中，SC-CO₂相變致裂技術應用前景極為廣泛。

SC-CO₂相變致裂技術是利用管內液態(tài)二氧化碳在活化劑作用下受熱氣化膨脹，使管內壓力不斷增大，當達到剪切片泄放壓力時，剪切片瞬間被剪破，二氧化碳迅速轉化為氣態(tài)在泄能頭出氣孔處釋放，使炮孔周圍的煤(巖)體致裂。目前，對于SC-CO₂相變致裂技術的研究多集中在工程應用方面，針對SC-CO₂相變氣-動作用下的理論研究和試驗研究還有大量工作亟待展開。

基于此，本發(fā)明針對SC-CO₂相變氣-動作用下受軟弱結構面控制的巖體爆破工程，以相似材料為研究對象，開展SC-CO₂相變氣-動作用下預制結構面混凝土單孔爆破試驗研究，揭示SC-CO₂相變氣-動作用下預制結構面混凝土裂紋擴展規(guī)律。研究成果對于提高SC-CO₂相變荷載能量利用率和破巖效率，指導SC-CO₂相變致裂技術的發(fā)展具有重要的實際意義和工程應用價值；對于豐富高壓氣體爆破理論體系，指導SC-CO₂致裂技術規(guī)范及工法編制，具有重要的理論意義。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明的實施例提供了一種預制結構面混凝土單孔爆破試驗裝置和試驗方法，旨在得到運動裂紋的位移場和應變場變化特征以及裂紋擴展過程，揭示預制結構面混凝土裂紋擴展規(guī)律。

本發(fā)明的實施例提供一種預制結構面混凝土單孔爆破試驗裝置，包括試驗箱、混凝土試件、CO₂相變致裂器、箔式電阻應變片、高速數字相機、加壓裝置、數字圖像處理系統(tǒng)以及超動態(tài)應變測試系統(tǒng)；

所述試驗箱具有容納所述混凝土試件的空間，所述混凝土試件中部鉆有爆破孔，頂面設有多個散斑，所述試驗箱頂部呈透明設置，貫穿設有與所述爆破孔相對的穿孔，所述加壓裝置用于對所述混凝土試件進行加壓，所述CO₂相變致裂器的泄能頭穿過所述穿孔伸入所述爆破孔內；

所述高速數字相機用于采集所述混凝土試件表面的圖像信息，記錄裂紋起裂、擴展、貫通的整個過程；所述箔式電阻應變片設于所述混凝土試件的結構面端部，所述超動態(tài)應變測試系統(tǒng)與所述箔式電阻應變片電連接，用于獲取所述混凝土試件裂紋的開裂應變；所述數字圖像處理系統(tǒng)與所述高速攝像機電連接，用于根據所述圖像信息獲取所述混凝土內混凝土試件表面的位移場和應變場信息，分析運動裂紋的位移場和應變場變化特征以及裂紋擴展過程。

進一步地，所述CO₂相變致裂器包括充裝閥、儲液管、加熱裝置、定壓剪切片以及泄能頭；