[發明專利]隧道巖爆模擬設備及方法

有效

• 申請號: 202011428793.9
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112362461B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 何滿潮;李杰宇;劉冬橋;郭允朋
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/04;G01N3/12
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 王輝;闞梓瑄

本公開提供了一種隧道巖爆模擬設備及方法，屬于巖爆技術領域。該隧道巖爆模擬設備，包括：機架，機架包括內固定桿、外框架和固定架，固定架包括前固定架和后固定架，內固定桿的一端連接于前固定架，內固定桿的另一端穿過外框架圍成的內部空間連接于后固定架；內加載機構，內加載機構設置于內固定桿，包括內軸向加載裝置和內水平向加載裝置；夾具，夾具套設于內加載機構外圍；外加載機構，外加載機構設置于外框架并位于夾具的外圍，包括外軸向擾動加載裝置和外水平向擾動加載裝置。該隧道巖爆模擬設備可實現在加載狀態下模擬隧道開挖不同情況的巖爆，對研究隧道巖爆具有重大意義。

技術領域

本公開涉及巖爆技術領域，尤其涉及一種隧道巖爆模擬設備及方法。

背景技術

巖爆是深部地下工程面臨的重大災害之一。巖爆具有突發性、猛烈性，巖爆發生時彈射出的巖石碎塊攜帶者大量能量，會對設備和人員造成威脅，嚴重的還會危及生命。

目前，巖爆問題受到越來越多的重視。由于現場隧道巖爆的危害性使得現場巖爆機理研究極為困難，隧道巖爆模擬實驗成為研究巖爆機理的重要手段。隧道巖爆模擬設備應符合實際工程背景即巖體在有壓力狀態下進行開挖現場隧道斷面，由于開挖導致壓力集中或由于地質動載誘發巖爆。現階段的巖爆實驗設備還不能實現在加載狀態下模擬開挖形成隧道斷面。

所述背景技術部分公開的上述信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容

本公開的目的在于提供一種隧道巖爆模擬設備及方法，可實現在加載狀態下模擬隧道開挖不同情況的巖爆，對研究隧道巖爆具有重大意義。

為實現上述發明目的，本公開采用如下技術方案：

根據本公開的第一個方面，提供一種隧道巖爆模擬設備，包括：

機架，所述機架包括內固定桿、外框架和固定架，所述固定架包括位于所述外框架前方的前固定架和位于所述外框架后方的后固定架，所述內固定桿的一端連接于所述前固定架，所述內固定桿的另一端穿過所述外框架圍成的內部空間連接于所述后固定架；

內加載機構，所述內加載機構設置于所述內固定桿，所述內加載機構包括內軸向加載裝置和內水平向加載裝置，所述內軸向加載裝置和所述內水平向加載裝置均連接于所述內固定桿，且所述內軸向加載裝置和所述內水平向加載裝置相互垂直；

夾具，所述夾具套設于所述內加載機構外圍，所述夾具內部設置有容納巖石試樣的容置腔；

外加載機構，所述外加載機構設置于所述外框架并位于所述夾具的外圍，所述外加載機構包括外軸向擾動加載裝置和外水平向擾動加載裝置，所述外軸向擾動加載裝置和所述外水平向擾動加載裝置均連接于所述外框架，且所述外軸向擾動加載裝置和所述外水平向擾動加載裝置相互垂直。

在本公開示例性實施例中，所述前固定架包括前固定座和設置于所述前固定座的前固定柱，所述后固定架包括后固定座和設置于所述后固定座的后固定柱，所述內固定桿滑動連接于所述前固定柱和所述后固定柱。

在本公開示例性實施例中，所述前固定柱設置有前固定孔，所述前固定孔貫穿所述前固定柱的相對兩個表面，所述內固定桿的一端滑動連接于所述前固定孔，所述后固定柱設置有后固定孔，所述后固定孔開口于所述后固定柱的一側表面，所述后固定孔未貫穿所述后固定柱，所述內固定桿的另一端滑動連接于所述后固定孔。

在本公開示例性實施例中，所述內軸向加載裝置包括內上加載器和內下加載器，所述內上加載器設置于所述內固定桿的上端，所述內下加載器設置于所述內固定桿的下端，且所述內上加載器的中軸線與所述內下加載器的中軸線同軸設置；

所述內水平向加載裝置包括內左加載器和內右加載器，所述內左加載器設置于所述內固定桿的左端，所述內右加載器設置于所述內固定桿的右端，且所述內左加載器的中軸線和所述內右加載器的中軸線同軸設置。