[實(shí)用新型]二氧化碳相變氣動(dòng)作用下非貫通結(jié)構(gòu)面擴(kuò)展參數(shù)獲取裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921994830.5
• 申請(qǐng)日: 2019-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN211573516U
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 席明軍;郭安輝;王海濤;萬(wàn)小泉;楊幼江;高博;余紅安;羅學(xué)東;蔣楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號(hào): E21C37/14
• 分類號(hào): E21C37/14;E21C39/00;E21F17/18
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 金慧君

本實(shí)用新型提供一種二氧化碳相變氣動(dòng)作用下非貫通結(jié)構(gòu)面擴(kuò)展參數(shù)獲取裝置，包括PMMA薄板、微型相變致裂器、多個(gè)箔式電阻應(yīng)變片、高速攝像機(jī)、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)以及超動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)。PMMA薄板中部貫穿鉆設(shè)有炮孔，側(cè)面均設(shè)有非貫通結(jié)構(gòu)面，第一側(cè)面設(shè)有箔式電阻應(yīng)變片，第二側(cè)面噴制有散斑，微型相變致裂器對(duì)PMMA薄板進(jìn)行超臨界二氧化碳相變氣?動(dòng)加載；高速攝像機(jī)用于記錄第二側(cè)面的圖像，超動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)用于獲取裂紋的開裂應(yīng)變及開裂時(shí)間，數(shù)字圖像處理系統(tǒng)用于得到PMMA薄板表面的應(yīng)變場(chǎng)，分析裂紋擴(kuò)展方向、擴(kuò)展長(zhǎng)度與擴(kuò)展速度。本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案的有益效果是：可同時(shí)進(jìn)行數(shù)字圖像測(cè)試和應(yīng)變測(cè)試，測(cè)試方法效率高，成本低，可行性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種二氧化碳相變氣動(dòng)作用下非貫通結(jié)構(gòu)面擴(kuò)展參數(shù)獲取裝置。

背景技術(shù)

二氧化碳相變致裂作為炸藥爆破的替代技術(shù)，已經(jīng)在很多工程中得到了成功應(yīng)用。二氧化碳相變致裂技術(shù)主要是以二氧化碳相變過(guò)程中的相能差作為破巖能量來(lái)源，試驗(yàn)時(shí)用起爆裝置激發(fā)發(fā)熱管發(fā)熱，液態(tài)二氧化碳相變?yōu)槌R界狀態(tài)，液態(tài)二氧化碳相變?yōu)槌R界狀態(tài)之后，二氧化碳相變致裂器中壓力不斷升高，致裂器中壓力超過(guò)定壓剪切片的破斷壓力之后，超臨界二氧化碳瞬間釋放相變?yōu)楦邏憾趸細(xì)怏w，產(chǎn)生氣-動(dòng)效應(yīng)，沖擊巖體，達(dá)到巖石破碎的效果。

二氧化碳相變氣-動(dòng)荷載復(fù)雜，其荷載主要是由沖擊應(yīng)力波和高壓氣體尖劈氣楔作用構(gòu)成，沖擊應(yīng)力波與高壓氣體尖劈氣楔作用的協(xié)同影響機(jī)制尚未明晰。

常見巖體由巖塊和結(jié)構(gòu)面構(gòu)成，結(jié)構(gòu)面又分為貫通結(jié)構(gòu)面與非貫通結(jié)構(gòu)面，巖體的破碎常常與非貫通結(jié)構(gòu)面擴(kuò)展有關(guān)，非貫通性結(jié)構(gòu)面在巖體內(nèi)廣泛分布，爆破荷載作用下巖體裂隙發(fā)育常沿結(jié)構(gòu)面發(fā)生擴(kuò)展、延伸直至貫通完成破巖，巖體內(nèi)非貫通結(jié)構(gòu)面是影響爆破破巖效果的關(guān)鍵介質(zhì)因素，分析研究二氧化碳相變氣-動(dòng)作用下非貫通結(jié)構(gòu)面擴(kuò)展機(jī)制，是揭示二氧化碳相變致裂破巖機(jī)理的理論研究基礎(chǔ)，是工程中實(shí)現(xiàn)二氧化碳相變致裂高效破巖的關(guān)鍵。分析非貫通結(jié)構(gòu)面的貫通機(jī)制，首先要獲取非貫通結(jié)構(gòu)面的擴(kuò)展關(guān)鍵參數(shù)。由于目前對(duì)二氧化碳相變致裂技術(shù)作用下非貫通結(jié)構(gòu)面的擴(kuò)展機(jī)制研究尚為空白，對(duì)二氧化碳相變氣動(dòng)作用下非貫通結(jié)構(gòu)面擴(kuò)展參數(shù)的確定方法也尚未涉及。

實(shí)用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種二氧化碳相變氣動(dòng)作用下非貫通結(jié)構(gòu)面擴(kuò)展參數(shù)獲取裝置，旨在得到二氧化碳相變氣動(dòng)作用下非貫通結(jié)構(gòu)面的擴(kuò)展長(zhǎng)度、方向與擴(kuò)展速度，測(cè)試方法效率高，成本低，可行性強(qiáng)。

本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種二氧化碳相變氣動(dòng)作用下非貫通結(jié)構(gòu)面擴(kuò)展參數(shù)獲取裝置，包括PMMA薄板、微型相變致裂器、多個(gè)箔式電阻應(yīng)變片、高速攝像機(jī)、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)以及超動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)；

所述PMMA薄板具有相對(duì)的第一側(cè)面和第二側(cè)面，中部貫穿鉆設(shè)有炮孔，所述第一側(cè)面和第二側(cè)面均預(yù)制有位于所述炮孔一側(cè)的非貫通結(jié)構(gòu)面，所述第二側(cè)面噴制有散斑，多個(gè)所述箔式電阻應(yīng)變片設(shè)置于所述第一側(cè)面，所述微型相變致裂器的泄能口設(shè)于所述炮孔內(nèi)，伸出所述炮孔部分與所述第一側(cè)面在同一側(cè)，用于對(duì)所述PMMA薄板進(jìn)行超臨界二氧化碳相變氣-動(dòng)加載；

所述高速攝像機(jī)與所述第二側(cè)面相對(duì)，用于記錄所述第二側(cè)面的圖像，所述超動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)與所述箔式電阻應(yīng)變片電連接，用于獲取裂紋的開裂應(yīng)變及開裂時(shí)間，所述數(shù)字圖像處理系統(tǒng)與所述高速攝像機(jī)電連接，用于根據(jù)所述圖像獲取所述PMMA薄板表面的位移場(chǎng)，進(jìn)而得到所述PMMA薄板表面的應(yīng)變場(chǎng)，對(duì)比所述裂紋的開裂應(yīng)變及開裂時(shí)間，分析裂紋擴(kuò)展方向、擴(kuò)展長(zhǎng)度與擴(kuò)展速度。

進(jìn)一步地，還包括充填裝置、貯存裝置以及激發(fā)裝置；

所述貯存裝置用于貯存液態(tài)二氧化碳，所述充填裝置用于將所述液態(tài)二氧化碳充填至所述微型相變致裂器內(nèi)，所述激發(fā)裝置用于對(duì)所述液態(tài)二氧化碳進(jìn)行相變氣-動(dòng)加載。