[發明專利]一種靜態膨脹力致裂軟巖的模型試驗系統

有效

• 申請號: 202010174073.8
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111442979B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 蘇永華;徐坤;王棟;于海臣;蘇雅;鄒丹
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N33/24
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司 44260
• 代理人: 王翀;陽江軍

本發明提供了一種靜態膨脹力致裂軟巖的模型試驗系統，包括具有收容空間的外框架、收容于所述收容空間并固定于所述外框架的模型池及與所述模型池連通并用于向所述模型池內注入澆鑄材料的澆鑄裝置，所述澆鑄材料在所述模型池內固化成型形成巖體模型，所述巖體模型包括巖塊模型及分散布置于所述巖塊模型內的節理模型，所述巖體模型內還設有多個異形孔，所述異形孔由異形孔制作裝置模鑄而成，所述異形孔用于填充靜力破碎劑，所述模型池由透明的有機玻璃制成，所述澆鑄材料為含水不飽和聚酯樹脂。本發明提供的靜態膨脹力致裂軟巖的模型試驗系統可以方便觀看所述模型池內的結構變化。

【技術領域】

本發明涉及模型試驗裝置技術領域，具體涉及一種靜態膨脹力致裂軟巖的模型試驗系統。

【背景技術】

傳統的借助于炸藥的爆破方法，其爆破瞬間釋放大量能量，帶來巨大的破壞力，爆破過程往往伴隨著沖擊波、漫天飛塵、飛石。當爆破地點位于市內時，爆破過程中的不良現象有時是難以接受的。此外，當爆破對象為軟巖時，爆破過程產生的沖擊波將會改變巖體內部的應力狀態，使得巖體內部的裂隙進一步發育，降低巖體的完整性，進而弱化巖體的整體強度，嚴重的會造成巖體的惡性破壞。這些缺陷使得傳統的爆破法受到諸多限制，而普通的人工或機械式開挖又效率過低，影響施工進度。針對這些問題，靜力脹裂技術便應運而生，該施工方法先采用靜力脹裂巖體，而后使用風鎬將巖體解小，施工效率得到大大提升。

靜力脹裂利用靜力破碎劑發生水化反應時自身體積膨脹產生的膨脹壓力將混凝土、巖石等破碎。將靜力破碎劑裝入預先鉆好的炮孔，在催化劑作用下發生水化反應，經過一定時間后體積產生膨脹；由于孔壁的限制作用即能產生膨脹壓力，在圓孔周圍的徑向方向產生壓縮應力，在與壓縮應力垂直的方向(即沿圓孔的切線方向)產生拉應力，當切向拉應力大于被破碎物體的抗拉強度時，就會使被破碎的物體在孔壁上產生龜裂。

靜力脹裂具有安全方便、對環境影響小、破巖效果好、對巖體完整性的惡化影響小等優點。但目前仍存在三個主要的缺點：1.破巖時間長，圓形炮孔周邊區域的應力重分布周期長，應力變化幅度小，使得從灌入靜力破碎劑至完全脹裂一般需要8-10h；2.未充分利用巖體中的節理面，以提高破巖效率；3.靜力脹裂施工未有成文的技術規范，現場施工主觀性較強，施工效果差。同時，靜力脹裂的內在機理與發展過程、靜力脹裂后裂隙的形態、邊界條件和炮孔形狀等對靜力脹裂的影響等問題，目前也未有系統性的研究。為研究并解決以上問題，需要進行大量的實驗；但如果采用現場試驗的話，不僅會消耗大量的物資，還難以進行足夠次數的實驗以保證實驗結果的合理性和完整性，并且難以對同一對象進行重復試驗以探索最優的施工方法。

因此，實有必要提供一種靜態膨脹力致裂軟巖的模型試驗系統以解決上述問題。

【發明內容】

本發明的目的是克服上述技術問題，提供一種可以方便觀測所述巖體模型內的結構變化和應變變化的靜態膨脹力致裂軟巖的模型試驗系統。

為了實現上述目的，本發明提供靜態膨脹力致裂軟巖的模型試驗系統，包括具有收容空間的外框架、收容于所述收容空間并固定于所述外框架的模型池及與所述模型池連通并用于向所述模型池內注入澆鑄材料的澆鑄裝置，所述澆鑄材料在所述模型池內固化成型形成巖體模型，所述巖體模型包括巖塊模型及分散布置于所述巖塊模型內的節理模型，所述巖體模型內還設有多個異形孔，所述異形孔由異形孔制作裝置模鑄而成，所述異形孔用于填充靜力破碎劑，所述模型池由透明的有機玻璃制成，所述澆鑄材料為含水不飽和聚酯樹脂。

優選的，所述外框架整體呈正方體框架式結構，其內部形成所述收容空間，所述外框架包括底框、與所述底框平行間隔設置的頂框及連接所述底框和所述頂框的立柱，所述底框由四根大方鋼管依次首尾相接圍成，所述頂框由四根圓鋼管依次首尾相接圍成，所述立柱為圓鋼管，所述底框內部的縱向和橫向分別均勻焊接有兩根隔條，橫向設置的所述隔條和縱向設置的所述隔條相互垂直交叉。