[發(fā)明專利]一種能夠產(chǎn)生柱面波的模擬試驗裝置及試驗方法

有效

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• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN111426750B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設計）人: 劉婷婷;李闖闖;李新平;宋凱文;馬瑞秋;許明楠
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01H17/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發(fā)明公開了一種能夠產(chǎn)生柱面波的模擬試驗裝置及試驗方法，其包括水平試驗臺、圍巖模型試樣、芯筒、豎軸、滑動橫梁，芯筒安裝在圍巖模型試樣的通孔內(nèi)，芯筒頂端伸出到圍巖模型試樣的外端，芯筒包括圓柱和傳力桿，圓柱由若干異形圓棱柱合圍形成，各異形圓棱柱內(nèi)側(cè)設置成鋸齒狀弧面，傳力桿包括圓桿、等間距設置在圓桿上的弧形柱牙以及設置在圓桿頂端的承接板，各弧形柱牙與各異形圓棱柱的鋸齒狀弧面接觸，滑動橫梁落錘向下沖擊芯筒，傳力桿受到瞬時向下沖擊載荷，鋸齒狀弧面將一部分向下沖擊載荷轉(zhuǎn)換為水平，使圓柱崩解，套裝在圍巖模型試樣內(nèi)部的圓柱給整個實驗裝置施加柱面波，產(chǎn)生模擬巖體實際情況的柱面波，模擬在巖體爆破時柱面波傳播規(guī)律。

技術領域

本發(fā)明涉及柱面波檢測領域，特別是涉及一種能夠產(chǎn)生柱面波的模擬試驗裝置及試驗方法。

背景技術

隨著我國水利水電的建設和地下資源的不斷開采，巖土工程面臨的應力環(huán)境和地質(zhì)條件也越來越復雜。在天然巖體中含有大量的不連續(xù)面包括不同尺寸的斷層、節(jié)理和裂隙等。極大影響著應力波在巖體中的傳播規(guī)律，在早期，關于應力波傳播規(guī)律的研究主要是考慮應力波穿越裂隙或者界面層介質(zhì)時界面的裂隙對應力波的影響。在現(xiàn)階段大多數(shù)關于應力波在節(jié)理巖體中傳播的規(guī)律研究都是針對于平面應力波的情況，缺少波陣面為曲面的情況，如柱面波和球面波。而爆破作為一種常規(guī)的應用于巖石工程實施手段，由其所產(chǎn)生的的爆炸通常是以柱面波的形式在巖體中傳播。因此能否有一種可產(chǎn)生柱面波的試驗裝置就顯得格外重要。

對于巖石工程爆破開挖中柱面波傳播現(xiàn)象的研究，常用途徑是理論分析和數(shù)值模擬，均無法準確直觀地模擬出柱面波在巖體中傳播的各種物理量的變化。而現(xiàn)有的模擬試驗系統(tǒng)均存在一定的問題，不符合工程中實際的情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用來模擬在巖體爆破時應力波的傳播規(guī)律、能夠產(chǎn)生柱面波的模擬試驗裝置。

本發(fā)明還提供一種能夠產(chǎn)生柱面波的模擬試驗方法。

本發(fā)明第一方面實施例能夠產(chǎn)生柱面波的模擬試驗裝置，所采取的技術方案是：

一種能夠產(chǎn)生柱面波的模擬試驗裝置，其包括：

水平試驗臺；

圍巖模型試樣，所述圍巖模型試樣安裝在水平試驗臺上，所述圍巖模型試樣中間設置有通孔；

芯筒，所述芯筒安裝在所述通孔內(nèi)，所述芯筒頂端伸出到圍巖模型試樣的外端，所述芯筒包括圓柱和傳力桿，所述圓柱由若干異形圓棱柱合圍形成，各所述異形圓棱柱內(nèi)側(cè)設置成鋸齒狀弧面，所述傳力桿包括圓桿、等間距設置在圓桿上的弧形柱牙以及設置在圓桿頂端的承接板，各所述弧形柱牙與各異形圓棱柱的鋸齒狀弧面接觸；

兩根豎軸，兩根所述豎軸固定在圍巖模型試樣的兩側(cè)；以及

滑動橫梁，所述滑動橫梁兩端固定在豎軸上，所述滑動橫梁下端設置有落錘，所述落錘位于承接板的正上方。

本發(fā)明的有益效果：此能夠產(chǎn)生柱面波的模擬試驗裝置，其包括水平試驗臺、圍巖模型試樣、芯筒、豎軸、滑動橫梁，芯筒安裝在圍巖模型試樣的通孔內(nèi)，芯筒頂端伸出到圍巖模型試樣的外端，芯筒包括圓柱和傳力桿，圓柱由若干異形圓棱柱合圍形成，各異形圓棱柱內(nèi)側(cè)設置成鋸齒狀弧面，傳力桿包括圓桿、等間距設置在圓桿上的弧形柱牙以及設置在圓桿頂端的承接板，各弧形柱牙與各異形圓棱柱的鋸齒狀弧面接觸，滑動橫梁的落錘向下沖擊芯筒，給傳力桿一個瞬時向下沖擊載荷，鋸齒狀弧面將一部分向下的沖擊載荷轉(zhuǎn)換為水平方向，使得圓柱崩解，套裝在圍巖模型試樣內(nèi)部的圓柱給整個實驗裝置施加柱面波，能夠產(chǎn)生模擬巖體實際情況的柱面波，模擬在巖體爆破時柱面波傳播規(guī)律。

進一步作為本發(fā)明技術方案的改進，所述圍巖模型試樣由石膏材料制成。

進一步作為本發(fā)明技術方案的改進，所述圍巖模型試樣周側(cè)設置有鋼板。